２００９年１０月西安电子科技大学学报(自然科学版)Ｏｃｔ．２００９

第３６卷第５期ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＸＩＤＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＶ０１．３６Ｎｏ．５

并行ＦＤＴＤ结合服务器分析电大电磁问题

雷继兆，梁昌洪，张．玉

(西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室，陕西西安７１００７１)

摘要：为了在刀片服务器平台发挥并行ＦＤＴＤ的最佳性能，以舰船模型上两根超短波天线的远场辐射

分析为例，采用各种节点配置和ＭＰＩ虚拟拓扑结构进行计算，分析了不同ＭＰＩ虚拟拓扑对并行性能的

影响，提出了刀片服务器平台中ＭＰＩ编程环境的并行ＦＤＴＤ的最佳虚拟拓扑选择原则．以Ｆ１１７飞机模

型为例，利用该方法准确快速地计算了其工作于２ＧＨｚ的雷达散射截面，该问题需很大内存，基于ＰＣ集

群的并行ＦＤＴＤ无法处理．

关键词：时域有限差分法；并行计算；电大平台；电磁散射；ＭＰＩ

中图分类号：ＴＮ０１１文献标识码：Ａ文章编号：１００１—２４００(２００９)０５—０８４６—０５

ＳｏｌｖｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｌａｒｇｅＥＭｐｒｏｂｌｅｍｓｕｓｉｎｇ

ｐａｒａｌｌｅｌＦＤＴＤａｎｄＨＰｂｌａｄｅｓｅｒｖｅｒ

ＬＥＩＪｉ—ｚｈａｏ，ＬＩＡＮＧＣｈａｎｇ—ｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｕ

(ＫｅｙＬａｂ．ｏｆＡｎｔｅｎｎａｓａｎｄＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖ．，Ｘｉ’ａｎ７１００７１．Ｃｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｆｕｌｌｕｓｅｏｆｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌＦＤＴＤｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂｌａｄｅ

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ｍｅｓｓａｇｅｐａｓｓｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅ(ＭＰＩ)

时域有限差分算法(ＦＤＴＤ)ＥＨ在电磁场辐射和散射、微波和毫米波电路以及电磁兼容等十分广泛的领域已经获得了非常成功的应用．另一方面，由于ＦＤＴＤ离散元胞必须满足占≤ａ／］０，因而，处理电大目标电磁问题所需内存很大，考虑并行ＦＤＴＤ算法是解决问题的有效途径之一［２］．然而，在ＦＤＴＤ并行计算方面，受限于经济成本，以往的研究通常在ＰＣ集群上进行［３｛］．尽管普通的ＰＣ集群系统与单个ＰＣ相比也能快速的求解相对较大的问题，但是无论使用千兆Ｅｔｈｅｒｎｅｔ，Ｆｏｕｎｄｒｙ，Ｍｙｒｉｎｅｔ或者Ｉｎｆｉｎｉｂａｎｄ，普通ＰＣ机群的效率都会在处理其数量超过几十个的时候快速下降［６］，这成为ＰＣ集群在分析电大尺寸目标时的瓶颈．最近，在高性能计算中，由于刀片服务器价格的下降和我国经济的发展，集群计算中的节点机正在大幅度由ＰＣ集群向刀片服务器过渡．刀片服务器由于采用特殊的体系结构，在计算节点数很多时也能保持很高效的并行数据通信，可以极大地发挥并行计算的优势，和并行ＦＤＴＤ算法结合能精确有效地分析电大尺寸的电磁问题．

基于ＭＰＩ的并行ＦＤＴＤ在运行于并行网络时，其并行效率和加速比受虚拟拓扑影响很大．已有文献针对ＰＣ集群下并行ＦＤＴＤ的最佳虚拟拓扑进行了研究¨Ｊ．在服务器并行方面，虚拟拓扑结构复杂，其与并行效率的关系未见相关报道．笔者以舰载超短波天线辐射方向图计算为例，对其进行了讨论，得到了刀片服务

收稿日期：２００８—０８—１５

基金项目：国家部委预研基金资助(９１４０Ａ０７０４０１０６ＤＺ０１４Ｉ)作者简介：雷继兆(１９８３)，男，匹ｉ安电子科技大学博士研究生，Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｄｌｊｚ２０００＠１６３．ｃｏｒｎ．