Swarm-NG：一个专注于行星系统模拟的并行 N 体积分 CUDA 库
地球与行星天体物理
2015-06-11 v2 天体物理仪器与方法
分布式、并行与集群计算
数学软件
计算物理
摘要
我们推出了 Swarm-NG，这是一个 C++ 库，用于利用高度并行的图形处理单元 (GPU)（如 NVIDIA 的 Tesla T10 和 M2070 GPU）高效地直接积分许多 N 体系统。虽然先前的研究已证明了 GPU 在包含数千至数百万个天体的 N 体模拟中的优势，但 Swarm-NG 专注于许多少体系统，例如数千个各包含 3...15 个天体的系统，这是行星系统研究的典型情况。Swarm-NG 在 GPU 上使用 NVIDIA 的“统一计算设备架构”(CUDA) 对模拟进行并行化，包括运动方程的数值积分和力的评估。Swarm-NG 包含了 4 阶时间对称化 Hermite 积分和混合变量辛积分的优化实现，以及若干其他算法的示例代码，以说明不熟悉 CUDA 的用户如何自行将自定义积分器引入 Swarm-NG 框架。为了优化性能，我们分析了双精度下 GPU 特定参数对性能的影响。Swarm-NG 的应用包括研究行星形成的晚期阶段、测试行星系统的稳定性以及评估许多行星系统模型与系外行星宿主星观测（例如径向速度、天体测量、凌星计时）之间的拟合优度。虽然 Swarm-NG 专注于许多行星系统的并行积分，但其底层积分器可应用于各种问题，这些问题需要使用不同的初始条件和/或参数值多次重复积分一组常微分方程。
引用
@article{arxiv.1208.1157,
title = {Swarm-NG: a CUDA Library for Parallel n-body Integrations with focus on Simulations of Planetary Systems},
author = {Saleh Dindar and Eric B. Ford and Mario Juric and Young In Yeo and Jianwei Gao and Aaron C. Boley and Benjamin Nelson and Jorg Peters},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.1157},
year = {2015}
}
备注
Submitted to New Astronomy