基于FDTD的微带线并行计算研究开题报告

全文总字数：1586字

1. 研究目的与意义

并行计算（parallel computing）是指在时间或空间上将一个亟待解决的问题分割成多个模块，由一台计算机在时间上（流水线技术）解决或由多台计算机在空间上（多机并发执行）并行解决计算问题的过程。如今，各项工程计算对于计算机的运算速度和效率都有很高的要求，并行计算则是应对这一难题的一种可行有效的方法。

历尽二十年的坎坷，时域有限差分法（finite difference time domain，fdtd）在电磁计算领域逐渐成熟，成为一种可选且实用的数值计算方法。fdtd对计算机的内存要求较低、计算速度很快并且最重要的是能和并行算法很好的契合，这对fdtd的快速计算有重要意义。理论上讲，它可以解决电磁场领域的任意形式的技术和工程问题。另外，时域有限差分法在天线、电磁散射、微波电路、光电子范畴的应用也非常普遍。

2. 国内外研究现状分析

1966年，k. s. yee以麦克斯韦方程组为基础提出了时域有限差分法。使用后来称之为yee的网格的空间离散方法，电磁脉冲和理想导体的时域响应被成功地建模并用于处理电磁脉冲传播和反射问题。这开创了用于电磁的新时域方法时域有限差分法。时域有限差分方法提出后，随着计算技术的发展，尤其是计算机技术的发展，时域有限差分法已经取得了长足的发展，并且在电磁学、电子学、光学中广泛应用。1975年，taflove等人使用fdtd计算正弦波入射时非均匀介质的时间谐波（稳态）电磁散射，讨论了时间谐波场条件和数值稳定条件的近场和远场外推。holland（1977）和kunz（1978）利用fdtd计算了f117飞机复杂目标的电磁脉冲散射。

在诸多时域电磁场计算方法中,fdtd法作为一种典型的全波时域分析方法,是近年来发展最迅速、最受关注和应用范围最广的一种方法。有限差分方法是以差分原理为基础的一种数值方法,它把电磁场连续域内的问题变为离散系统的问题,即用各离散点上的数值解来逼近连续场域内的真实解,因而它是一种近似的计算方法,但根据目前计算机的容量和速度,对许多问题可以得到足够高的计算精度。fdtd法的独到特点是对各种复杂的边界条件能近似自动满足,同时,又能够使用多种形式的网格包括曲线坐标系、非正交坐标系等,为分析模拟非均匀介质以及复杂系统中的场和波分布特性提供了极大的方便。

并行计算的发展和计算机学科中许多领域一样除了学科发展的自身规律外，也受到业界的很大影响.近期，随着硬件技术和新型应用的不断发展，并行计算也有了若干新的发展。最近几年来，随着芯片集成规模极限的逼近，以及能耗和成本的因素，具有多核结构的产品逐渐成为市场的主流。此外，新兴的共享计算资源方法云计算也逐渐成熟。

3. 研究的基本内容与计划

1.准备工作：阅读相关材料，了解研究课题的相关基本知识（2017.2.8-2017.3.4）；

2.分析研究阶段：进行仿真研究，结合自己所掌握的知识，对比国内外相关研究，提出自己的方案和想法（2017.3.5-2017.4.30）；

3.撰写毕业论文阶段：根据笔记和手稿整理并撰写论文（2017.5.1-2017.5.22）；

4. 研究创新点

本课题把时域有限差与并行计算结合，利用Compaq编译软件，对特定程序进行并行化处理、编译运行，充分利用计算机资源，减小运行时间，提高计算效率。