基于FPGA的分子动力学模拟匹配单元设计 |
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引用本文: | 王鑫,刘炫. 基于FPGA的分子动力学模拟匹配单元设计[J]. 计算机测量与控制, 2022, 30(6): 203-209 |
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作者姓名: | 王鑫 刘炫 |
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作者单位: | 1. 江南大学 教育部轻工过程先进控制重点实验室; 2. 江苏省未来网络创新研究院, |
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基金项目: | 国家自然科学基金(61703185);高等学校学科创新引智计划项目(B12018);未来网络科研(FNSRFP-2021-YB-11)。 |
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摘 要: | 为减少分子动力学模拟中短程力计算的时间消耗,设计并实现基于现场可编程门阵列的分子动力学模拟匹配单元。理论上,分析了分子动力学模拟中粒子间作用力的物理规律,提出两种满足短程力计算要求的粒子对的筛选方法:偏序法和平面法。技术上,使用新兴的硬件描述语言SpinalHDL,在Xilinx Virtex UltraScale+ HBM VCU128 FPGA板卡上实现了匹配单元。最后,将硬件测试结果与理论结果进行对比,验证了匹配单元可以有效过滤掉对短程力计算没有贡献的粒子对。同时对使用偏序法、平面法和使用直接计算法两种不同情况下的资源消耗进行对比分析,表明使用偏序法、平面法可以节省系统70%的DSP资源。
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关 键 词: | 分子动力学;现场可编程门阵列;匹配单元;并行计算;短程力 |
收稿时间: | 2021-12-02 |
修稿时间: | 2021-12-31 |
Design of Match Units for Molecular Dynamics Simulations Based on FPGA |
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Abstract: | |
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Keywords: | molecular dynamics FPGA match unit parallel computing rang-limited force |
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