Software development for virtual e-collision experiments using high performance computers

使用高性能计算机进行虚拟电子碰撞实验的软件开发

基本信息

  • 批准号:
    EP/F010052/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 18.72万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2007 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Electron collisions with atoms and ions have been the subject of international interest for many years. Data from these processes are essential in the analysis of important physical phenomena in many scientific and technological areas. Despite the importance of these applications, relatively little accurate cross section data is known for many of the processes involved. The overall aim of our research is to develop a well-engineered and numerically robust software system, capable of exploiting high performance architectures, which will enable virtual experiments to be performed on electron collisions with hydrogen and quasi one-electron atoms and ions in the computationally challenging intermediate energy regime. This proposal will focus on re-engineering and developing further the Fortran software suite 2DRMP. This suite of seven programs and approximately 20,000 lines of code is a novel extension of the classic R-matrix method, software for which has been pioneered and built by Burke and his collaborators in the Queen's University of Belfast over the past 35 years. While 2DRMP has been useful in advancing fundamental electron collision physics it suffers from a computational bottleneck which impedes its performance in tackling more challenging physics. We have devised a new computational strategy which is more accurate and much faster than the original implementation. For example, a prototype 2DRMP running on the national supercomputer, HPCx, is up to 350 times faster than the original code and is 25 times less costly.To maintain the UK's lead in this area it is essential that the prototype is converted into a production code and that 2DRMP is re-engineered to a high quality using modern software development methods. The resulting software suite will be more efficient, more reliable and more maintainable. Accordingly it will be easier to add new modelling features such as model potentials, relativistic effects and photionization and to adapt the software to evolving hardware architectures.
多年来,电子与原子和离子的碰撞一直是国际关注的主题。这些过程的数据对于分析许多科学和技术领域的重要物理现象至关重要。尽管这些应用很重要,但对于涉及到的许多过程来说,相对较少的准确横截面数据是已知的。我们研究的总体目标是开发一个设计良好、数值健壮的软件系统,能够利用高性能的体系结构,使电子与氢和准单电子原子和离子在计算上具有挑战性的中能区进行虚拟实验。该提案将侧重于重新设计和进一步开发Fortran软件套件2DRMP。这套由7个程序和大约20,000行代码组成的套件是经典R-矩阵方法的新扩展,在过去的35年里,Burke和他的合作者在贝尔法斯特女王大学为该方法开发和开发了软件。虽然2DRMP在推进基本电子碰撞物理方面很有用,但它在处理更具挑战性的物理时遇到了计算瓶颈,这阻碍了它的性能。我们设计了一种新的计算策略,它比原来的实现更准确,速度也更快。例如,在国家超级计算机HPCx上运行的原型2DRMP比原始代码快350倍,成本降低25倍。为了保持英国在这一领域的领先地位,必须将原型转换为生产代码,并使用现代软件开发方法将2DRMP重新设计为高质量。由此产生的软件套件将更高效、更可靠、更易于维护。因此,更容易添加新的建模特征,如模型势、相对论效应和光化,并使软件适应不断发展的硬件体系结构。

项目成果

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  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 18.72万
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