(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210696740.8 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 杨灿群　龙思凡　葛振　郭晓威　 范小康　李超　唐滔　崔英博　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 专利代理师 邱轶 (51)Int.Cl. G06F 9/28(2006.01) G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 一种基于MPI并行的SPH程序加速方法及装 置 (57)摘要 本发明涉及光滑粒子动力学领域， 公开了一 种基于MPI并行的SPH程序加速方法及装置， 本发 明对空间中的求解域划分获得预设数量子区域， 将子区域分配给处理器； 处理器中对子区域进行 配置并确定处理器边界数值； 在处理器进行并行 邻近粒子搜索， 通过将处理器求解区域粒子划分 为预设数量小元胞以获取邻近粒子； 将处理器求 解区域划分为边界部分和中心部分， 将落入边界 区域粒子以非阻塞通信的方式发送至处理器， 计 算中心部分粒子； 在满足第一预设条件时， 保存 计算结果数 组； 根据数组中计算结果进行并行化 粒子更新确定gho st粒子集合和/或local粒子集 合； 对ghost粒子集合和/或local粒子集合进行 粒子跨处理器转移更新当前处理器粒子数； 根据 当前处理器粒子数进行迭代。 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 CN 115167918 A 2022.10.11 CN 115167918 A 1.一种基于 MPI并行的S PH程序加速方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 对空间中的求解域进行划分以获得预设数量的子区域， 将子区域分配给对应的处理 器； 在处理器中对子区域进行配置并确定处 理器的边界数值； 在处理器中进行并行的邻 近粒子搜索， 通过将处理器求解 区域的粒子划分为预设数量 的小元胞以获取邻近粒子； 将处理器的求解 区域划分为边界部分和中心部分， 将落入所述边界区域的粒子以非阻 塞通信的方式发送至相邻处 理器， 计算所述中心部分的粒子； 在满足第一预设条件时， 保存计算结果至数组； 根据所述数组中的计算结果进行并行化粒子更新以确定ghost粒子集合和/或local粒 子集合； 对所述ghost粒子集合和/或local粒子集合进行粒子跨处理器转移并更新当前处理器 的粒子数； 根据所述当前处 理器的粒子数进行迭代直至满足最大迭代次数。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述对空间中的求解域进行划分以获得预设 数量的子区域， 将子区域分配给对应的处 理器的步骤， 包括： 对空间中的求 解域进行划分， 以获得 预设数量的子区域； 将子区域分配给对应的进程并要求每 个对应处 理器平均分配到相同粒子数。 3.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述在处理器中对子区域进行配置并确定处 理器的边界数值的步骤， 包括： 在所述处 理器中进行区域配置， 设置区域 光滑长度2h； 读取源文件信息， 并根据所述源文件信息配置边界条件； 计算处理器的边界 并将计算结果存放到数组。 4.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述在满足第一预设条件时， 保存计算结果 至数组的步骤， 包括： 在中心部分的粒子计算完毕， 且所述 边界粒子 接收完毕时， 计算所述 边界部分的粒子； 将所述中心和所述 边界部分的粒子的计算结果保存到数组中。 5.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述对所述ghost粒子集合和/或local粒子 集合进行粒子跨处 理器转移并更新当前处 理器的粒子数的步骤， 包括： 将所述ghost粒子集 合通过异步 通信发送到相邻的处 理器中； 把所述local粒子集合的粒子进行重新排序， 在检测到ghost粒子发送和接收完毕后， 把local粒子集合中的所有粒子添加至数组以更新当前处理器的粒子数， 所述当前处理器 的粒子数为 local粒子数和ghost粒子数总和。 6.如权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述将所述ghost粒子集合通过异步通信发 送到相邻的处 理器中的步骤， 包括： 将所述ghost粒子集合通过异步通信发送至相邻的处理器， 并对对应的ghost粒子的位 置进行重新标记。 7.如权利要求1至6任一项所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述当前处理器的粒子 数进行迭代直至满足最大迭代次数的步骤， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115167918 A 2根据所述当前处理器的粒子数进入在处理器中进行并行的邻 近粒子搜索， 通过将处理 器求解区域的粒子划分为预设数量的小元 胞以获取邻近粒子的步骤； 在进行迭代时确保随着计算规模的增加， 保存粒子信 息的数组 的遍历以及排序 所耗费 的时间要远 远小于粒子相互作用所耗费的时间， 维持时间开销差距在两个数量级以上； 在满足最大迭代次数时输出计算结果。 8.一种基于 MPI并行的S PH程序加速装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 空间划分模块， 用于对空间中的求解域进行划分 以获得预设数量的子区域， 将子区域 分配给对应的处 理器； 边界配置模块， 用于在处 理器中对子区域进行配置并确定处 理器的边界数值； 邻近搜索模块， 用于在处理器中进行并行的邻近粒子搜索， 通过将处理器求解区域的 粒子划分为预设数量的小元 胞以获取邻近粒子； 中心边界模块， 用于将处理器的求解区域划分为边界部分和中心部分， 将落入所述边 界区域的粒子以非阻塞通信的方式发送至相邻处 理器， 计算所述中心部分的粒子； 条件判断模块， 用于在满足第一预设条件时， 保存计算结果至数组； 集合计算模块， 用于根据所述数组中的计算结果进行并行化粒子更新以确定ghost粒 子集合和/或l ocal粒子集 合； 跨处理器模块， 用于对所述ghost粒子集合和/或local粒子集合进行粒子跨处理器转 移并更新当前处 理器的粒子数； 数据迭代模块， 用于根据所述当前处 理器的粒子数进行迭代直至满足最大迭代次数。 9.一种基于MPI并行的SPH程序加速设备， 其特征在于， 所述设备包括： 存储器、 处理器 及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于MPI并行的SP H程序加速程序， 所述 基于MPI并行的SP H程序加速程序配置为实现如权利要求 1至7中任一项 所述的基于MPI并行 的SPH程序加速方法的步骤。 10.一种介质， 其特征在于， 所述介质上存储有基于MPI并行的SPH程序加速程序， 所述 基于MPI并行的SPH程序加速程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于 MPI并行的S PH程序加速方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115167918 A 3