[ Switch to English ]

Вычислительная схема и параллельная реализация для моделирования системы длинных джозефсоновских переходов

Рассматривается модель стека длинных джозефсоновских переходов (ДДП), состоящего из чередующихся сверхпроводящих слоев и слоев диэлектрика, с учетом индуктивной и емкостной связи между слоями. Модель описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных относительно разности фаз и напряжения между соседними сверхпроводящими слоями в стеке ДДП, с соответствующими начальными и граничными условиями. Численное решение этой системы уравнений основано на использовании стандартных трехточечных конечно-разностных формул для дискретной аппроксимации по пространственной координате и применении четырехшагового метода Рунге–Кутты для решения полученной задачи Коши. Разработанный параллельный алгоритм реализован на основе технологии MPI (Message Passing Interface). В работе дана математическая постановка задачи в рамках рассматриваемой модели, описаны вычислительная схема и методика расчета вольт-амперных характеристик системы ДДП, представлены два варианта параллельной реализации. Продемонстрировано влияние индуктивной и емкостной связи между ДДП на структуру вольт-амперной характеристики в рамках рассматриваемой модели. Представлены результаты методических расчетов с различными параметрами длины и количества джозефсоновских переходов в стеке ДДП в зависимости от количества задействованных параллельных вычислительных узлов. Расчеты выполнены на многопроцессорных кластерах HybriLIT и ЦИВК Многофункционального информационно-вычислительного комплекса Лаборатории информационных технологий Объединенного института ядерных исследований (Дубна). На основе полученных численных результатов обсуждается эффективность рассмотренных вариантов распределения вычислений для численного моделирования системы ДДП в параллельном режиме. Показано, что один из предложенных подходов приводит к ускорению вычислений до 9 раз по сравнению с расчетами в однопроцессорном режиме.

Ключевые слова: джозефсоновские переходы, конечно-разностные схемы, параллельные вычисления
Цитата: Башашин М.В., Земляная Е.В., Рахмонов И.Р., Шукринов Ю.М., Атанасова П.Х., Волохова А.В. Вычислительная схема и параллельная реализация для моделирования системы длинных джозефсоновских переходов // Компьютерные исследования и моделирование, 2016, т. 8, № 4, с. 593-604
Citation in English: Bashashin M.V., Zemlyanay E.V., Rahmonov I.R., Shukrinov J.M., Atanasova P.C., Volokhova A.V. Numerical approach and parallel implementation for computer simulation of stacked long Josephson Junctions // Computer Research and Modeling, 2016, vol. 8, no. 4, pp. 593-604
DOI: 10.20537/2076-7633-2016-8-4-593-604
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.
Информация о цитировании статьи по данным Crossref:
  • Nikolay A. Kutovskiy, Andrey V. Nechaevskiy, Gennady Alekseevich Ososkov, Darya I. Pryahina, Vladimir V. Trofimov. Simulation of interprocessor interactions for MPI-applications in the cloud infrastructure. // Computer Research and Modeling. 2017. — V. 9, no. 6. — P. 955. DOI: 10.20537/2076-7633-2017-9-6-955-963
  • Nikita Balashov, Maxim Bashashin, Pavel Goncharov, Ruslan Kuchumov, Nikolay Kutovskiy, Kiril Kulikov, Mikhail Matveev, Andrey Nechaevskiy, Gennady Ososkov, Ilkhom Rahmonov, Rahmonov Ilkhom, Rahmonov Ilkhom, Shukrinov Yuri, Sokolov Ivan, Shukrinov Yuri, Streltsova Oksana, Zemlyanaya Elena. Service for parallel applications based on JINR cloud and HybriLIT resources. // EPJ Web of Conferences. 2019. — V. 214. — P. 07012. DOI: 10.1051/epjconf/201921407012
Сведения о цитировании могут быть существенно неполными, так как они базируется только на информации, полученной от партнёров программы Crossref cited-by.
Просмотров за год: 7. Цитирований: 6 (РИНЦ).

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук ВАК, группы специальностей: 01.01.00, 01.02.00.
 

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Журнал индексируется в Scopus