基于FPGA的分子动力学模拟多流水数据预取系统

为提高分子动力学模拟中短程力的计算效率，设计并实现了基于FPGA的分子动力学模拟短程力多流水计算系统。针对在短程力多流水计算过程中多个计算模块频繁调用大量的粒子信息导致的高带宽需求和访问内存冲突问题，提出了多流水数据预取系统的设计，可减少对粒子数据的重复读取，缓解访问冲突，保证计算模块的效率。本文使用Xilinx Virtex UltraScale+HBM VCU128 FPGA开发板，实验结果表明，与短程力单流水计算系统相比，短程力多流水计算系统的计算效率提高了3.29倍，同时验证了多流水数据预取系统的有效性。