面向蒙特卡罗模拟的可重构计算：Janus 项目的成果与展望
无序系统与神经网络
2012-09-11 v1 硬件体系结构
摘要
我们描述了 Janus，一台基于 FPGA 的大规模并行计算机，专为模拟自旋玻璃（描述玻璃态材料行为的理论模型）而优化。FPGA（相较于 GPU 或多核处理器）为大规模并行计算提供了一种互补途径。特别是，我们的模型问题以二元变量表述，且（几乎）可以完全避免浮点运算。FPGA 架构使我们能够运行许多独立线程，内存访问几乎无延迟，从而每个周期可更新多达 1024 个自旋。我们详细描述了 Janus，并总结了该机器运行四年来获得的物理成果；我们讨论了两类物理应用：在超大系统上的长时间模拟（试图模仿并理解实验非平衡动力学），以及使用人工并行回火动力学的低温平衡模拟。我们的非平衡模拟时间尺度跨越了十一个数量级（从皮秒到十分之一秒）。另一方面，我们的平衡模拟无论是达到的低温还是使大系统达到平衡，都是前所未有的。通过对这两组模拟的详细比较，浮现出一个有限时间标度假设。Janus 使得执行在更传统架构上需要数十年时间的自旋玻璃模拟成为可能。本文最后基于最新技术，评估了 Janus 架构未来可能版本的潜力。
引用
@article{arxiv.1204.4134,
title = {Reconfigurable computing for Monte Carlo simulations: results and prospects of the Janus project},
author = {Janus Collaboration and M. Baity-Jesi and R. A. Banos and A. Cruz and L. A. Fernandez and J. M. Gil-Narvion and A. Gordillo-Guerrero and M. Guidetti and D. Iniguez and A. Maiorano and F. Mantovani and E. Marinari and V. Martin-Mayor and J. Monforte-Garcia and A. Munoz Sudupe and D. Navarro and G. Parisi and M. Pivanti and S. Perez-Gaviro and F. Ricci-Tersenghi and J. J. Ruiz-Lorenzo and S. F. Schifano and B. Seoane and A. Tarancon and P. Tellez and R. Tripiccione and D. Yllanes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1204.4134},
year = {2012}
}
备注
19 pages, 3 figures