О влиянии точности арифметических расчетов на результаты молекулярно-динамического эксперимента
Автор: Крупянский Дмитрий Сергеевич, Фофанов Анатолий Дмитриевич
Журнал: Ученые записки Петрозаводского государственного университета @uchzap-petrsu
Рубрика: Физико-математические науки
Статья в выпуске: 2 (147), 2015 года.
Бесплатный доступ
Рассматриваются результаты молекулярно-динамических экспериментов по кристаллизации атомного кластера MgO. В качестве стартовой конфигурации использовалось случайное распределение 500 ионов магния и 500 ионов кислорода по объему куба со стороной 35Â. Моделирование проводилось с использованием потенциала межчастичного взаимодействия в форме Борна - Майера -Хиггенса с интегрированием уравнений движения по схеме Верле. При прочих равных условиях расчеты производились с одинарной и двойной точностью. Для обоих случаев представлены результаты исследования динамики изменения структуры моделируемого объекта. На основе полученных данных сделан вывод о критическом влиянии точности арифметических расчетов на течение процесса упорядочения атомной структуры модельного кластера. Дана рекомендация об использовании двойной точности вычислений.
Точность вычислений, ошибки округления, молекулярная динамика
Короткий адрес: https://sciup.org/14751402
IDR: 14751402
Список литературы О влиянии точности арифметических расчетов на результаты молекулярно-динамического эксперимента
- Боярченков А. С., Поташников С. И. Использование графических процессоров и технологии CUDA для задач молекулярной динамики//Вычислительные методы и программирование. 2009. Т. 10. С. 9-23.
- Боярченков А. С., Поташников С. И. Параллельная молекулярная динамика с суммированием Эвальда и интегрированием на графических процессорах//Вычислительные методы и программирование. 2009. Т. 10. С. 158-175.
- Галимов М. Р., Биряльцев Е. В. Некоторые технологические аспекты применения высокопроизводительных вычислений на графических процессорах в прикладных программных системах//Вычислительные методы и программирование. 2010. Т. 11. С. 77-93.
- Гельчинский Б. Р., Мирзоев А. А., Воронцов А. Г. Вычислительные методы микроскопической теории металлических расплавов и нанокластеров. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. 200 с.
- Кривов М. А., Казеннов А. М. Сравнение вычислительных возможностей графических ускорителей NVidia при решении различных классов задач//Труды Всероссийской научно-практической конференции «Применение гибридных высокопроизводительных вычислительных систем для решения научных и инженерных задач». Н. Новгород, 2011. С. 18-24
- Крупянский Д. С., Лобов Д. В., Осауленко Р. Н. Реализация метода молекулярной динамики посредством технологии Nvidia CUDA//Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Сер. «Естественные и технические науки». 2013. № 2 (131). С. 84-86.
- Крупянский Д. С., Фофанов А. Д. Алгоритм поиска точечных подмножеств и его применение для анализа атомной структуры модельных кластеров//Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. «Математическое моделирование и программирование». Челябинск, 2014. Т. 7. № 2. С. 46-54.
- Рит М. Наноконструирование в науке и технике: введение в мир нанорасчета/Пер. с англ. Э. М. Эпштейна. М.; Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. 160 с.
- Хеерман Д. В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике/Под ред. С. А. Ахманова. М.: Наука, 1990. 176 с.
- Холмуродов Х. Т., Алтайский М. В., Пузынин И. В., Дардин Т., Филатов Ф. П. Методы молекулярной динамики для моделирования физических и биологических процессов//Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2003. Т. 34, вып. 2. С. 472-515.
- Goldberg D. What every computer scientist should know about floating-point arithmetic//ACM Computing Surveys. 1991. Vol. 23. P. 5-48.
- Itu L. M., Moldoveanu F., Suciu C., Postelnicu A. Comparison of single and double floating point precision performance for Tesla architecture GPUs//Bulletin of the Transilvania University of Brasov. 2011. Vol. 4 (53). № 2. P. 131-138.
- NVIDIA Corporation. NVIDIA CUDA C Best Practices Guide ver. 6.0. Santa Clara, CA, 2014.
- Wezowicz M., Saunder D., Taufer M. Dealing with performance/portability and performance/accuracy trade-offs in heterogeneous computing systems: A case study with matrix multiplication modulo primes//In Proc. SPIE 8403, Modeling and Simulation for Defense Systems and Applications VII. 2012. P. 8-18.
- Whitehead N., Fit-Florea A. Precision and Performance: Floating Point and IEEE 754 Compliance for NVIDIA GPUs//Technical white paper by NVIDA. 2011.
