张仁强 蒋翔宇 俞炯弛 曾充 宫明 徐顺

1) (中国科学院高能物理研究所理论物理研究室, 北京 100049)

2) (浙江大学高分子科学与工程学系, 杭州 310058)

3) (浙江大学计算机科学与技术学院, 杭州 310058)

4) (中国科学院计算机网络信息中心, 北京 100190)

5) (中国科学院大学物理科学学院, 北京 100049)

格点量子色动力学(格点QCD)是一种以量子色动力学为基础, 被广泛应用于强相互作用相关计算的理论, 作为一种可以给出精确可靠理论结果的研究方法, 近年来随着计算机能力的提升, 正在发挥着越来越重要的作用.蒸馏算法是格点QCD中计算强子关联函数的一种重要数值方法, 可以提高所计算物理量的信噪比.但用它来构造关联函数时, 同样面临着数据量大和数据维数多的问题, 需要进一步提升计算效率.本文开发了一套利用蒸馏算法产生夸克双线性算符的关联函数的程序, 利用MPI (message passing interface,消息传递接口, https://www.open-mpi.org), OpenMP (open multi-processing, 共享存储并行) 和SIMD (single instruction multiple data, 单指令多数据流)多级别优化技术解决其中计算性能瓶颈问题.对程序进行了多方面的测试, 结果表明本文的设计方案能够支持大规模的计算, 在强扩展性测试下512个进程并行计算仍能达到70%左右的效率, 大大提升了计算关联函数的能力.

1 引 言

在自然界中有四种基本相互作用: 电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用、引力相互作用, 它们决定了目前所知世界的物质运动规律.比如摩擦力实际上是电磁相互作用的宏观效果; 而强相互作用决定了强子的基本性质……