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  • 利用Java的多线程编程接口,开发人员可以方便地写出支持多线程的应用程序,有效地减少并发并行程序设计的困难,提高了程序执行效率。以开发一个多用户具有并发服务器的网络聊天室为例,论述Java的多线程技术在网络...

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    摘要:Java强大的安全性使得其在网络编程中被广泛采用,特别是其出色的多线程机制。利用Java的多线程编程接口,开发人员可以方便地写出支持多线程的应用程序,有效地减少并发并行程序设计的困难,提高了程序执行效率。以开发一个多用户具有并发服务器的网络聊天室为例,论述Java的多线程技术在网络编程中的应用。

    计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物,对如今社会发展有着深远的影响。网络编程的目的就是指直接或间接地通过网络协议与其他计算机进行通讯。网络编程中有两个主要问题:一个是如何准确地定位网络上一台或多台主机,另一个就是找到主机后如何可靠高效地进行数据传输。在TCP/IP协议中IP层主要负责网络主机的定位,数据传输的路由,由IP地址可以唯一地确定Internet上的一台主机。而TCP层则提供面向应用的可靠的或非可靠的数据传输机制,这是网络编程的主要对象,一般不需要关心IP层是如何处理数据的。

    一、TCP和UDP协议

    TCP和UDP协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输,它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说,它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道,然后再进行数据发送;而UDP则不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。一般来说,TCP对应的是可靠性要求高的应用,而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。TCP支持的应用协议主要有:Telnet、FTP、SMTP等;UDP支持的应用层协议主要有:NFS、SNMP、DNS、TFTP等。

    二、网络通信中Java的网络类和接口

    Java中有关网络方面的功能都定义在java.net程序包中。Java所提供的网络功能可大致分为三大类:

    (一)URL和URLConnection:使用Socket类进行网络编程相当麻烦。对已经存在的协议,程序员应当了解它的每一段代表的含义,改而使用URL类可以很大程度上免去这些麻烦。

    1.URL类

    URL是类URL表示统一资源定位器,即指向网上某处资源的指针。一个URL包括协议名和主机名,有些还包括特定的端口号。

    2.URLConnection类

    通过URL的方法openStream(),只能从网络上读取数据,如果同时还想输出数据,例如向服务器的CGI程序发送一些数据,则必须先与URL建立连接,然后才能对其进行读写,这时就要用到URLConnection类了。CGI是公共网关接口的简称,它是用户浏览器和服务器端的应用程序进行连接的接口。

    URLConnection类可以由两种方式构建:一种是通过一个URL实例openConnection()方法返回一个,另一种是直接通过new URLConnection(URL ul)来创建。URLConnection实例不仅可以实现接收消息,还可以发送消息。

    (二)Socket:又称套接字,是网络编程中最原始的通信方式之一。一个套接字通常包含一个IP地址和一个端口地址,后者一般对应着某个应用程序。因此如果要进行Socket编程,首先要确定端口。一般来说,1024以下的端口已经被指定为固定的服务类型,如果用户要开发自己的交流平台,必须使用之后的端口地址。

    套接字(Socket)允许程序把网络连接当成一个流,可以向这个流写字节,也可以从这个流读取字节。Java的Socket类提供了丰富的功能。服务器使用的一般是ServerSocket,通过连接使双方都会产生一个实例,对实例进行操作来实现通信。大部分工作都是在抽象类SocketImpl中定义的。

    任何一个网络程序都离不开连接的建立、读写操作、关闭,程序还分为客户和服务器两种类型。除了关闭操作可以简单地使用Close()方法外,读写操作都不是一句话说得完的。

    (三)Datagram:是一种面向无连接的通信方法。它基于UDP协议,不需要建立和释放连接,每次通信时只要构造一个DatagramPacket实例发送出去,对方同样构造一个DatagramPacket实例接收。以Datagram方式传送数据时,只是把数据的目的地记录在数据包中,然后就直接放在网络上进行传输,系统不保证数据一定能够安全送到,也不能确定什么时候可以送到。

    三、Java实现加密

    Java的网络功能十分强大,还体现在作用它可以轻松实现各种加密算法。如今加密算法大致可分为两类:对称加密和公钥加密。

    对称加密,发送方和接收方使用同样的密钥,前者用它来加密,后者则用它解密。这样做本来是很安全的,例如3DES的密钥为112位,这样的组合数大约是5×1033,几乎不可能被攻破。但是密钥总要在双方交换,因此交换途径的保密性就很关键,使用人工固然安全却麻烦,在网络上传输虽方便但危险。故如今网络上大多使用公钥加密方式。

    公钥加密的优点在于,加密和解密的密钥是不同的,前者称为公钥,后者称为私钥。公钥,顾名思义,是可以公开的,一台电脑里可能存放了很多远程通讯方提供的公钥。

    公钥解密还可以用在数字签名上,这时的动作是相反的:用私钥加密,和用公钥解密。Java里用于实现这方面功能的是java.省略包中。

    作者:孙洪鹏

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  • 第一届VASPKIT·并行程序设计比赛之异质结建模01活动目的在目前的第一性原理计算领域,Vienna Ab initio simulation package (VASP)已经成为应用最广泛、用户数量最庞大、发表论文最多的软件包之一。市面上已经有...
    第一届VASPKIT·并行杯程序设计比赛之异质结建模01活动目的

    在目前的第一性原理计算领域,Vienna Ab initio simulation package (VASP)已经成为应用最广泛、用户数量最庞大、发表论文最多的软件包之一。市面上已经有不少可以对VASP做前处理或者后处理的软件,VASPKIT就是其中相当出色的一款,它集中了许多热门的前处理、后处理模块。目前用户规模庞大,发展势头强劲。为激发广大计算化学工作者动手编程的热情,锻炼大家自己动手以编程的方式解决实际问题的能力,并进一步丰富和完善VASPKIT 软件包的功能,VASPKIT开发者团队决定举办第一届VASPKIT·并行杯程序设计比赛。本届比赛由并行科技赞助主题为异质结建模参赛者需通过原创程序实现这一功能,其中优秀程序作品将有机会并入VASPKIT软件包,优秀参赛者将有机会成为 VASPKIT 软件包的贡献者之一,期待各位计算学子热情参与。

    02VASPKIT杯事宜

    • 参赛时间:7月1日-7月31日。北京时间7月31日22:00投稿截止。

    • 参赛方式:将自己的软件源码及参赛文档发送电子邮件至:vaspkit_cup@hotmail.com邮件标题为:“真实姓名-单位全称-异质结建模”,中英文皆可。附件需要使用同样格式命名。

    • 评审标准:优先看脚本交互性、普适性、建模效果,次要考虑程序运行时间.

    • 评审团队:VASPKIT杯组织者团队,包含VASPKIT软件开发者团队西安理工大学/大阪大学王伟老师,浙江大学博士研究生许楠,清华大学博士研究生刘锦程;新加坡国立大学博士研究生王添;中国科学技术大学博士研究生吴道雄;剑桥大学博士后张召富;并行科技顾问李彬(以上排序不分先后)。

    • 参赛奖励:一等奖至少一名,奖金至少800元人民币;二等奖至少一名,奖金至少400元;三等奖至少一名,奖金至少200元;参与奖人数不限,完成基本内容即可获得参与奖。同时优秀的参赛作品将有机会添加到VASPKIT主程序中。组织者团队将主动联系第一、二、三等奖获得者,并以快递邮寄形式颁发实体证书,其他参与者颁发电子参与证书。此外,参赛者还有机会获得 VASPKIT文化衫一件。

    • 比赛赞助:本次比赛由中国超算/人工智能行业软件服务的龙头企业北京并行科技股份有限公司赞助,参赛者的姓名和邮箱地址将备份至并行科技,若参赛者三年内向并行科技购买计算资源,并行科技将会给予一定优惠。

    • 版权和法务:参赛者需要签署并提交附件中的参赛文档:VASPKIT杯程序设计比赛参赛文档.docx,声明自己提交的作品为本人原创作品。签署方式推荐手写真实名字并拍照或扫描为电子版,与自己的作品一起发送到比赛邮箱。VASPKIT开发者团队保证签名不会用于其它用途。

    • 本次比赛最终解释权归VASPKIT杯组织者团队。

    • 相关链接:

    1、VASPKIT官方网站链接:

    https://vaspkit.com/

    2、VASPKIT杯参赛网址:

    https://vaspkit.com/2019/07/01/vaspkit_cup/

    3、比赛测试项目下载链接:

    http://vaspkit.com/images/vaspkit_cup_structure.rar

    4、参赛文档:

    http://vaspkit.com/images/vaspkit_cup.docx

    5、VASPKIT下载地址:

    http://vaspkit.sourceforge.net/

    6、赞助公司并行科技公司官网链接:

    https://www.paratera.com/

    03参赛须知

    1. 使用自己独立撰写的脚本或程序,至少能够实现下述列举的异质结建模测试项目,完成基本要求即可;测试项目中的加分项不强制实现;

    2. 输入文件(独立材料的POSCAR)已经提供,可通过该链接下载比赛测试项目,输出文件为异质结的POSCAR文件;

    3. 请使用主流编程语言,推荐使用 Python、Fortran、 Shell、 MATLAB、 C/C++;

    4. 异质结建模脚本可以充分调用如VASPKIT或者其他开源软件/脚本,如使用商业软件MS等会酌情减分。如需调用VASPKIT以外的脚本,需在上传源码中附上相应的软件/脚本,并详细列清楚使用说明;

    5. 下述测试项目中涉及到的文献仅为例子,方便参赛者了解材料结构和基本性质,参赛者可以自己寻找更多参考文献。

    04测试项目

    1. 2D/2D异质结简单版本:两个2D材料基矢夹角相同,晶格常数误差范围内相同。例子:MoS2/WSe2

    基本要求:利用提供的01_MoS2_POSCAR 和01_WSe2_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3Å,异质结真空层为15 Å,保持异质结晶格基矢夹角与单层材料一致(即120o),晶格常数为两个slab材料的平均数。

    注:初始层间距定义为 MoS2 和 WSe2 之间 最近邻 S 原子层和 Se 原子层之间的距离

    Ref: 2014 Stacking effects on the electronic and optical properties of bilayer transition metal dichalcogenides MoS2, MoSe2, WS2, and WSe2

    2. 2D/2D异质结中级版本:两个2D材料基矢夹角相同,晶格常数不同。例子:MoS2/graphene

    基本要求:利用提供的02_MoS2_POSCAR 和02_Graphene_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3 Å,异质结真空15 Å。

    Ref: 2017 First-principles study of the structural and electronic properties of graphene/MoS2 interfaces

    3. 2D/2D异质结复杂版本,两个2D材料基矢夹角不同,晶格常数不同。例子:graphene/black P

    基本要求:利用提供的03_blackP_POSCAR和03_Graphene_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3 Å,异质结真空15 Å。异质结夹角为90o

    Ref: 2015 Electronic Properties of Phosphorene/ Graphene and Phosphorene/Hexagonal Boron Nitride Heterostructures

    4. 金属/半导体异质结:Ni/MoS2

    基本要求:利用提供的04_Ni111_POSCAR和04_MoS2_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3 Å,异质结真空15 Å。

    Ref: 2015 3D Behavior of Schottky Barriers of 2D Transition-Metal Dichalcogenide

    5. 3D/3D异质结:HfO2/GaN,其中两侧都是FCC结构

    基本要求:利用提供的05_GaN001_POSCAR和05_HfO2001_POSCAR文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为2 Å,异质结真空15 Å。

    Ref:2015 GaN as an Interfacial Passivation Layer: Tuning Band Offset and Removing Fermi Level Pinning for III−V MOS Devices

    6. 加分项:

    加分项1:可以自定义初始层间距

    加分项2:可以自定义异质结真空厚度

    加分项3:可以自定义mismatch

    加分项4:可以自定义异质结夹角

    加分项5:可以读取提供的01MoS2bulkPOSCAR和 01WSe2bulkPOSCAR两个体材料结构自动切割出单层slab,并用于异质结建模

    加分项6:可以自定义异质结晶格选取标准:使用上层材料晶格、下层材料晶格、上下层材料晶格平均值。

    加分项7:可以自定义上下层材料水平偏移量,从而输出不同堆垛方式的异质结。上下层材料水平偏移量使用一个平移矢量表示:异质结中下层材料相对于其 slab 结构中的位置的平移矢量(以分数坐标表示)。以测试项目中提供的 POSCAR 为例,假设 MoS2 在下,构建异质结时不平移,则是 AA 堆垛方式。MoS2 平移 [-1/3 1/3 0] 构建的就是异质结就是 AB’堆垛,参考Phys. Rev. B 89 (2014) 075409, Figure 1.

    加分项8:程序可以输出符合要求 mismatch 前提下,异质结晶胞晶格最小的三种 slab 晶胞搭配方案,并给出这三种搭配方案基本信息,比如异质结晶胞原子数和晶格常数/夹角。

    加分项9:可以自定义满足mismatch的其他异质结夹角

    3510c34ac2c30ad725ae00f30f65f392.png

    VASPKIT开发组

    2019/07/01

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  • 第一届VASPKIT·并行程序设计比赛之异质结建模01活动目的在目前的第一性原理计算领域,Vienna Ab initio simulation package (VASP)已经成为应用最广泛、用户数量最庞大、发表论文最多的软件包之一。市面上已经有...

    第一届VASPKIT·并行杯程序设计比赛之异质结建模

    01

    活动目的

    在目前的第一性原理计算领域,Vienna Ab initio simulation package (VASP)已经成为应用最广泛、用户数量最庞大、发表论文最多的软件包之一。市面上已经有不少可以对VASP做前处理或者后处理的软件,VASPKIT就是其中相当出色的一款,它集中了许多热门的前处理、后处理模块。目前用户规模庞大,发展势头强劲。为激发广大计算化学工作者动手编程的热情,锻炼大家自己动手以编程的方式解决实际问题的能力,并进一步丰富和完善VASPKIT 软件包的功能,VASPKIT开发者团队决定举办第一届VASPKIT·并行杯程序设计比赛。本届比赛由并行科技赞助,主题为异质结建模,参赛者需通过原创程序实现这一功能,其中优秀程序作品将有机会并入VASPKIT软件包,优秀参赛者将有机会成为 VASPKIT 软件包的贡献者之一,期待各位计算学子热情参与。

    02

    VASPKIT杯事宜

    • 参赛时间:7月1日-7月31日。北京时间7月31日22:00投稿截止。

    • 参赛方式:将自己的软件源码及参赛文档发送电子邮件至:vaspkit_cup@hotmail.com邮件标题为:“真实姓名-单位全称-异质结建模”,中英文皆可。附件需要使用同样格式命名。

    • 评审标准:优先看脚本交互性、普适性、建模效果,次要考虑程序运行时间.

    • 评审团队:VASPKIT杯组织者团队,包含VASPKIT软件开发者团队西安理工大学/大阪大学王伟老师,浙江大学博士研究生许楠,清华大学博士研究生刘锦程;新加坡国立大学博士研究生王添;中国科技大学博士研究生吴道雄;剑桥大学博士后张召富;并行科技顾问李彬(以上排序不分先后)。

    • 参赛奖励:一等奖至少一名,奖金至少800元人民币;二等奖至少一名,奖金至少400元;三等奖至少一名,奖金至少200元;参与奖人数不限,完成基本内容即可获得参与奖。同时优秀的参赛作品将有机会添加到VASPKIT主程序中。组织者团队将主动联系第一、二、三等奖获得者,并以快递邮寄形式颁发实体证书,其他参与者颁发电子参与证书。此外,参赛者还有机会获得 VASPKIT文化衫一件。

    • 比赛赞助:本次比赛由中国超算/人工智能行业软件服务的龙头企业北京并行科技股份有限公司赞助,参赛者的姓名和邮箱地址将备份至并行科技,若参赛者三年内向并行科技购买计算资源,并行科技将会给予一定优惠。

    • 版权和法务:参赛者需要签署并提交附件中的参赛文档:VASPKIT杯程序设计比赛参赛文档.docx,声明自己提交的作品为本人原创作品。签署方式推荐手写真实名字并拍照或扫描为电子版,与自己的作品一起发送到比赛邮箱。VASPKIT开发者团队保证签名不会用于其它用途。

    • 本次比赛最终解释权归VASPKIT杯组织者团队。

    • 相关链接:

    1、VASPKIT软件官方网站链接:

    https://vaspkit.github.io/

    2、VASPKIT开发者之一GitHub链接:

    https://github.com/tamaswells

    3、比赛测试项目下载链接:

    vaspkit_cup_structure.rar

    4、并行科技公司官网链接:

    https://www.paratera.com/

    03

    参赛须知

    1. 使用自己独立撰写的脚本或程序,至少能够实现下述列举的异质结建模测试项目,完成基本要求即可;测试项目中的加分项不强制实现;

    2. 输入文件(独立材料的POSCAR)已经提供,可通过该链接下载比赛测试项目,输出文件为异质结的POSCAR文件;

    3. 请使用主流编程语言,推荐使用 Python、Fortran、 Shell、 MATLAB、 C/C++;

    4. 异质结建模脚本可以充分调用如VASPKIT或者其他开源软件/脚本,如使用商业软件MS等会酌情减分。如需调用VASPKIT以外的脚本,需在上传源码中附上相应的软件/脚本,并详细列清楚使用说明;

    5. 下述测试项目中涉及到的文献仅为例子,方便参赛者了解材料结构和基本性质,参赛者可以自己寻找更多参考文献。

    04

    测试项目

    1. 2D/2D异质结简单版本:两个2D材料基矢夹角相同,晶格常数误差范围内相同。例子:MoS2/WSe2

    基本要求:利用提供的01_MoS2_POSCAR 和01_WSe2_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3Å,异质结真空层为15 Å,保持异质结晶格基矢夹角与单层材料一致(即120o),晶格常数为两个slab材料的平均数。

    注:初始层间距定义为 MoS2和 WSe2之间 最近邻 S 原子层和 Se 原子层之间的距离

    Ref: 2014 Stacking effects on the electronic and optical properties of bilayer transition metal dichalcogenides MoS2, MoSe2, WS2, and WSe2

    2. 2D/2D异质结中级版本:两个2D材料基矢夹角相同,晶格常数不同。例子:MoS2/graphene

    基本要求:利用提供的02_MoS2_POSCAR 和02_Graphene_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3 Å,异质结真空15 Å。

    Ref: 2017 First-principles study of the structural and electronic properties of graphene/MoS2interfaces

    3. 2D/2D异质结复杂版本,两个2D材料基矢夹角不同,晶格常数不同。例子:graphene/black P

    基本要求:利用提供的03_blackP_POSCAR和03_Graphene_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3 Å,异质结真空15 Å。异质结夹角为90o

    Ref: 2015 Electronic Properties of Phosphorene/ Graphene and Phosphorene/Hexagonal Boron Nitride Heterostructures

    4. 金属/半导体异质结:Ni/MoS2

    基本要求:利用提供的04_Ni111_POSCAR和04_MoS2_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3 Å,异质结真空15 Å。

    Ref: 2015 3D Behavior of Schottky Barriers of 2D Transition-Metal Dichalcogenide

    5. 3D/3D异质结:HfO2/GaN,其中两侧都是FCC结构

    基本要求:利用提供的05_GaN001_POSCAR和05_HfO2001_POSCAR文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为2 Å,异质结真空15 Å。

    Ref:2015 GaN as an Interfacial Passivation Layer: Tuning Band Offset and Removing Fermi Level Pinning for III−V MOS Devices

    6. 加分项:

    加分项1:可以自定义初始层间距

    加分项2:可以自定义异质结真空厚度

    加分项3:可以自定义mismatch

    加分项4:可以自定义异质结夹角

    加分项5:可以读取提供的01MoS2bulkPOSCAR和 01WSe2bulkPOSCAR两个体材料结构自动切割出单层slab,并用于异质结建模

    加分项6:可以自定义异质结晶格选取标准:使用上层材料晶格、下层材料晶格、上下层材料晶格平均值。

    加分项7:可以自定义上下层材料水平偏移量,从而输出不同堆垛方式的异质结。上下层材料水平偏移量使用一个平移矢量表示:异质结中下层材料相对于其 slab 结构中的位置的平移矢量(以分数坐标表示)。以测试项目中提供的 POSCAR 为例,假设 MoS2在下,构建异质结时不平移,则是 AA 堆垛方式。MoS2平移 [-1/3 1/3 0] 构建的就是异质结就是 AB’堆垛,参考Phys. Rev. B 89 (2014) 075409, Figure 1.

    加分项8:程序可以输出符合要求 mismatch 前提下,异质结晶胞晶格最小的三种 slab 晶胞搭配方案,并给出这三种搭配方案基本信息,比如异质结晶胞原子数和晶格常数/夹角。

    加分项9:可以自定义满足mismatch的其他异质结夹角

    e8fc268be20db5cafae6a0633a118b69.png

    VASPKIT开发组

    2019/07/01

    展开全文
  • 鉴于开发者更习惯串行编程,在FJRR模式中提出并实现了一种类串行化并行程序设计的思想。通过两个示例进行了模式应用说明与性能分析,并将该模式在EasyPAB可扩展并行应用开发平台中实例化并应用。
  • 活动目的在目前的第一性原理计算领域,Vienna Ab initio simulation package (VASP)已经成为应用最广泛、用户数量最庞大、发表论文最多的软件包之一。市面上已经有不少可以对VASP做前处理或者后处理的软件,VASPKIT...

    4ddd59809bfbeaa5849d6553e8504562.png

    活动目的

    在目前的第一性原理计算领域,Vienna Ab initio simulation package (VASP)已经成为应用最广泛、用户数量最庞大、发表论文最多的软件包之一。市面上已经有不少可以对VASP做前处理或者后处理的软件,VASPKIT就是其中相当出色的一款,它集中了许多热门的前处理、后处理模块。目前用户规模庞大,发展势头强劲。为激发广大计算化学工作者动手编程的热情,锻炼大家自己动手以编程的方式解决实际问题的能力,并进一步丰富和完善VASPKIT 软件包的功能,VASPKIT开发者团队决定举办第一届VASPKIT·并行科技杯程序设计比赛。本届比赛由并行科技赞助,主题为异质结建模,参赛者需通过原创程序实现这一功能,其中优秀程序作品将有机会并入VASPKIT软件包,优秀参赛者将有机会成为 VASPKIT 软件包的贡献者之一。期待各位计算学子热情参与。

    VASPKIT杯事宜

    • 主办单位:VASPKIT开发者团队,北京并行科技股份有限公司。
    • 参赛时间:7月1日-7月31日。北京时间7月31日22:00投稿截止。
    • 参赛方式:将自己的软件源码及参赛文档发送电子邮件至:vaspkit_cup@hotmail.com,邮件标题为:“真实姓名-单位全称-异质结建模”,中英文皆可。附件需要使用同样格式命名。
    • 评审标准:优先看脚本交互性、普适性、建模效果,次要考虑程序运行时间。
    • 评审团队: VASPKIT杯组织者团队,包含VASPKIT软件开发者团队西安理工大学/大阪大学王伟老师,浙江大学博士研究生许楠,清华大学博士研究生刘锦程;新加坡国立大学博士研究生王添;中国科学技术大学博士研究生吴道雄;剑桥大学博士后张召富;并行科技技术顾问乔楠(以上排序不分先后)。
    • 参赛奖励:一等奖一名,奖金800元人民币;二等奖两名,奖金400元;三等奖三名,奖金200元;参与奖人数不限,完成基本内容即可获得参与奖。优秀的参赛作品将有机会添加到VASPKIT主程序中。并行科技公司还给第一、二、三等奖获得者提供北京并行科技股份有限公司和北京北龙超级云计算有限责任公司的额外实习机会,并赞助第一等奖获得者参加第十五届全国高性能计算学术年会。组织者团队将主动联系第一、二、三等奖获得者,并以快递邮寄形式颁发实体证书,给参与奖获得者颁发电子参与证书。此外,由并行科技团队和VASPKIT组委会共同评选一名参赛者颁发并行基金奖,奖金500元人民币,同时参赛者还有机会获得VASPKIT文化衫一件。
    • 比赛赞助:本次比赛由中国超算/人工智能行业软件服务的龙头企业北京并行科技股份有限公司赞助,参赛者的姓名和邮箱地址将备份至并行科技。凡参赛者均可申请免费获取并行超算云账号与2000 核时,进行软件测试;若参赛者三年内向并行科技购买计算资源,并行科技将会给予一定优惠。
    • 版权和法务:参赛者需要签署并提交附件中的参赛文档:VASPKIT杯程序设计比赛参赛文档.docx,声明自己提交的作品为本人原创作品。签署方式推荐手写真实名字并拍照或扫描为电子版,与自己的作品一起发送到比赛邮箱。VASPKIT开发者团队保证签名不会用于其他用途。
    • 本次比赛最终解释权归VASPKIT杯组织者团队。
    • 若对比赛内容有疑问或对比赛有任何建议,请联系许楠。
    • 若对比赛内容有疑问或对比赛有任何建议,请联系许楠。
    • 相关链接:
      VASPKIT软件官方网站链接: https://vaspkit.github.io/
      VASPKIT开发者之一GitHub链接:https://github.com/tamaswells
      比赛测试项目下载链接:vaspkit_cup_structure.rar
      并行科技公司官网链接:https://www.paratera.com/
      并行科技教育专用邮箱:edu@paratera.com
      并行科技市场和计算资源顾问:卢贺,tel:13718624100;胡永利,tel:13691239019;李彬,tel:18519852373

    参赛须知:

    1. 使用自己独立撰写的脚本或程序,至少能够实现下述列举的异质结建模测试项目,完成基本要求即可;测试项目中的加分项不强制实现。
    2. 输入文件(独立材料的POSCAR)已经提供,可通过该链接下载比赛测试项目,输出文件为异质结的POSCAR文件。
    3. 请使用主流编程语言,推荐使用Python, Fortran, Shell, MATLAB, C/C++。
    4. 异质结建模脚本可以充分调用如VASPKIT或者其他开源软件/脚本,如使用商业软件MS等会酌情减分。如需调用VASPKIT以外的脚本,需在上传源码中附上相应的软件/脚本,并详细列清楚使用说明。
    5. 下述测试项目中涉及到的文献仅为例子,方便参赛者了解材料结构和基本性质,参赛者可以自己寻找更多参考文献。

    测试项目:

    1. 2D/2D异质结简单版本:两个2D材料基矢夹角相同,晶格常数误差范围内相同。例子:

      基本要求:利用提供的01_MoS2_POSCAR 和01_WSe2_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3Å,异质结真空层为15Å,保持异质结晶格基矢夹角与单层材料一致(即
      ),晶格常数为两个slab材料的平均数。

      注:初始层间距定义为
      之间 最近邻 S 原子层和 Se 原子层之间的距离

      Ref:2014 Stacking effects on the electronic and optical properties of bilayer transition metal dichalcogenides MoS2, MoSe2, WS2, and WSe2
    2. 2D/2D异质结中级版本:两个2D材料基矢夹角相同,晶格常数不同。例子:

      基本要求:利用提供的02_MoS2_POSCAR 和02_Graphene_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3Å,异质结真空15Å。
      Ref:2017 First-principles study of the structural and electronic properties of graphene/MoS2 interfaces
    3. 2D/2D异质结复杂版本:两个2D材料基矢夹角不同,晶格常数不同。例子:graphene/black P
      基本要求:利用提供的03_blackP_POSCAR和03Graphene_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3Å,异质结真空15Å。异质结夹角为

      Ref: 2015 Electronic Properties of Phosphorene/ Graphene and Phosphorene/Hexagonal Boron Nitride Heterostructures
    4. 金属/半导体异质结:

      基本要求:利用提供的04_Ni111_POSCAR和04_MoS2_POSCAR 文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为3Å,异质结真空15Å。
      Ref: 2015 3D Behavior of Schottky Barriers of 2D Transition-Metal Dichalcogenide
    5. 3D/3D异质结:
      ,其中两侧都是FCC结构

      基本要求:利用提供的05_GaN001_POSCAR和05_HfO2001_POSCAR文件构建最小原子数、且mismatch在5%之内的异质结,初始层间距为2Å,异质结真空15Å。
      Ref:2015 GaN as an Interfacial Passivation Layer: Tuning Band Offset and Removing Fermi Level Pinning for III−V MOS Devices
    6. 加分项:
      加分项1:可以自定义初始层间距
      加分项2:可以自定义异质结真空厚度
      加分项3:可以自定义mismatch
      加分项4:可以自定义异质结夹角
      加分项5:可以读取提供的01MoS2bulkPOSCAR和 01WSe2bulkPOSCAR两个体材料结构自动切割出单层slab,并用于异质结建模。
      加分项6:可以自定义异质结晶格选取标准:使用上层材料晶格、下层材料晶格、上下层材料晶格平均值。
      加分项7: 可以自定义上下层材料水平偏移量,从而输出不同堆垛方式的异质结。上下层材料水平偏移量使用一个平移矢量表示:异质结中下层材料相对于其 slab 结构中的位置的平移矢量(以分数坐标表示)。以测试项目中提供的 POSCAR 为例,假设
      在下,构建异质结时不平移,则是 AA 堆垛方式。
      平移 [-1/3 1/3 0] 构建的就是异质结就是 AB’堆垛),参考Phys. Rev. B 89 (2014) 075409, Figure 1.

      加分项8:程序可以输出符合要求 mismatch 前提下,异质结晶胞晶格最小的三种 slab 晶胞搭配方案,并给出这三种搭配方案基本信息,比如异质结晶胞原子数和晶格常数/夹角。
      加分项9:可以自定义满足mismatch的其他异质结夹角。

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    VASPKIT 开发组

    2019/07/01

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