| 摘要 | 第11-13页 |
| ABSTRACT | 第13-14页 |
| 第一章 绪论 | 第16-26页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第16-20页 |
| 1.1.1 粒子输运理论概述 | 第16-17页 |
| 1.1.2 粒子输运数值模拟所面临的挑战 | 第17-18页 |
| 1.1.3 基于高性能协处理器的高性能计算成为趋势 | 第18-19页 |
| 1.1.4 基于高性能协处理器的粒子输运模拟所面临的挑战 | 第19-20页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第20-22页 |
| 1.2.1 粒子输运的数值并行求解研究 | 第20-22页 |
| 1.2.2 基于高性能协处理器的应用加速研究 | 第22页 |
| 1.3 本文的主要工作和创新点 | 第22-24页 |
| 1.4 论文结构 | 第24-26页 |
| 第二章 相关背景 | 第26-45页 |
| 2.1 粒子输运模型 | 第26-28页 |
| 2.1.1 粒子输运的相关概念 | 第26-27页 |
| 2.1.2 粒子输运方程的一般形式 | 第27-28页 |
| 2.2 粒子输运方程的确定性数值求解 | 第28-35页 |
| 2.2.1 变量的离散 | 第28-30页 |
| 2.2.2 三维笛卡尔坐标下的中子输运方程及其离散形式 | 第30-32页 |
| 2.2.3 二维柱坐标下的中子输运方程及其离散形式 | 第32-34页 |
| 2.2.4 离散方程的求解 | 第34-35页 |
| 2.3 粒子输运的蒙特卡罗模拟 | 第35-39页 |
| 2.3.1 蒙特卡罗方法概述 | 第35-36页 |
| 2.3.2 光子输运的蒙特卡罗模拟 | 第36-37页 |
| 2.3.3 电子输运的蒙特卡罗模拟 | 第37-39页 |
| 2.4 Intel MIC众核体系结构及其编程模型 | 第39-42页 |
| 2.4.1 MIC体系结构 | 第39-40页 |
| 2.4.2 MIC应用模式 | 第40-41页 |
| 2.4.3 编程模型 | 第41-42页 |
| 2.5 FPGA | 第42-44页 |
| 2.5.1 FPGA概述 | 第42-43页 |
| 2.5.2 FPGA的优势 | 第43-44页 |
| 2.5.3 FPGA的编程模型 | 第44页 |
| 2.6 本章小结 | 第44-45页 |
| 第三章 基于MIC的粒子输运确定性结构化网格扫描多级并行加速算法 | 第45-68页 |
| 3.1 问题的提出 | 第45-46页 |
| 3.2 相关研究 | 第46-50页 |
| 3.3 基于MIC的多级并行通量扫描算法 | 第50-57页 |
| 3.3.1 总体设计 | 第50页 |
| 3.3.2 计算迭代源 | 第50-52页 |
| 3.3.3 波阵面扫描 | 第52-57页 |
| 3.3.4 误差计算与判断 | 第57页 |
| 3.4 实现与结果分析 | 第57-67页 |
| 3.4.1 测试平台与问题模型 | 第57-58页 |
| 3.4.2 不同并行优化下的性能 | 第58-62页 |
| 3.4.3 可扩展性测试 | 第62-65页 |
| 3.4.4 MIC和CPU、GPU实现的性能比较 | 第65-67页 |
| 3.5 本章小结 | 第67-68页 |
| 第四章 基于MIC的粒子输运确定性非结构化网格扫描多级并行加速算法 | 第68-89页 |
| 4.1 问题提出 | 第68-69页 |
| 4.2 相关研究 | 第69-72页 |
| 4.3 基于MIC的多级并行扫描算法 | 第72-81页 |
| 4.3.1 总体设计 | 第72-73页 |
| 4.3.2 确定扫描顺序 | 第73-77页 |
| 4.3.3 线程级并行化 | 第77-78页 |
| 4.3.4 向量级并行化 | 第78-80页 |
| 4.3.5 性能优化 | 第80-81页 |
| 4.4 实现与结果分析 | 第81-88页 |
| 4.4.1 测试平台与问题模型 | 第81页 |
| 4.4.2 不同优化下的性能 | 第81-83页 |
| 4.4.3 可扩展性测试 | 第83-85页 |
| 4.4.4 MIC和GPU实现的性能比较 | 第85-87页 |
| 4.4.5 讨论 | 第87-88页 |
| 4.5 本章小结 | 第88-89页 |
| 第五章 基于MIC的粒子输运快速蒙特卡罗模拟多级并行加速算法 | 第89-111页 |
| 5.1 问题的提出 | 第89-91页 |
| 5.2 相关研究 | 第91-93页 |
| 5.3 基于MIC的多级并行快速MC模拟算法 | 第93-102页 |
| 5.3.1 总体设计流程 | 第93-94页 |
| 5.3.2 多级并行数据结构 | 第94-96页 |
| 5.3.3 线程级并行化 | 第96-97页 |
| 5.3.4 数据局部性优化 | 第97-99页 |
| 5.3.5 向量级并行化 | 第99-100页 |
| 5.3.6 多级并行随机数发生器 | 第100-102页 |
| 5.4 实现与结果分析 | 第102-109页 |
| 5.4.1 测试平台与设置 | 第102-103页 |
| 5.4.2 精度对比结果 | 第103页 |
| 5.4.3 不同优化实现的性能比较 | 第103-107页 |
| 5.4.4 可扩展性测试 | 第107-108页 |
| 5.4.5 与相关工作的比较 | 第108-109页 |
| 5.5 本章小结 | 第109-111页 |
| 第六章 基于FPGA的粒子输运快速蒙特卡罗模拟加速结构 | 第111-131页 |
| 6.1 问题的提出 | 第111-112页 |
| 6.2 相关研究 | 第112-113页 |
| 6.3 基于FPGA的快速MC模拟加速结构 | 第113-125页 |
| 6.3.1 总体结构设计 | 第113-114页 |
| 6.3.2 基本运算单元选择与设计 | 第114-119页 |
| 6.3.3 源光子采样结构 | 第119-121页 |
| 6.3.4 碰撞位置采样结构 | 第121-122页 |
| 6.3.5 相互作用类型采样结构 | 第122-123页 |
| 6.3.6 相互作用过程的实现 | 第123-125页 |
| 6.4 实现与结果分析 | 第125-130页 |
| 6.4.1 测试平台与设置 | 第125页 |
| 6.4.2 精度对比结果 | 第125-127页 |
| 6.4.3 性能与资源消耗 | 第127-129页 |
| 6.4.4 与其他实现的性能比较 | 第129-130页 |
| 6.5 本章小结 | 第130-131页 |
| 第七章 结束语 | 第131-134页 |
| 7.1 本文工作总结 | 第131-132页 |
| 7.2 未来研究方向 | 第132-134页 |
| 致谢 | 第134-136页 |
| 参考文献 | 第136-151页 |
| 作者在学期间取得的学术成果 | 第151-152页 |
