JP3528990B2 - Computer for many-body problems - Google Patents
Computer for many-body problemsInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、分子動力学法における
力またはポテンシャルの計算を、効率良く扱うための多
体問題用計算装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a computer for a many-body problem for efficiently handling a force or potential calculation in a molecular dynamics method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】液体や固体、或いは高分子などの挙動
を、それらを構成する原子の動きの結果として考え、そ
の動きを計算機でシミュレーションして研究する分野を
分子動力学法という。以下の説明では粒子という言葉
を、原子と同じ意味で用いる。分子動力学法では、実際
の物質の中から適当な領域を切り出して、そこに含まれ
る全ての原子の座標、質量、電荷量や速度等を計算機中
にモデル化する。例えば１０，０００個の粒子からなる
系（モデル）を考えると、或るｉ番目の粒子に働く力
は、それ以外の９，９９９個の粒子との間に働く力の総
和である。従って、力の計算を９，９９９回行い、それ
らの総和を計算しなければならない。更に、この計算を
全ての粒子について行うので、９９，９９０，０００回
の計算が必要になる。こうして求めた力から各粒子の加
速度を計算し、微小時間後の各粒子の速度や座標を計算
する。このようにして、各粒子の新しい速度や座標が求
まることを、計算が１ステップ進んだと呼ぶことにす
る。分子動力学法では、数千から数万ステップの計算を
行うことが必要になる。2. Description of the Related Art The field of thinking about the behavior of liquids, solids, or polymers as a result of the movement of the atoms that compose them, and simulating the movements with a computer is called the molecular dynamics method. In the following description, the term particle is used with the same meaning as atom. In the molecular dynamics method, an appropriate region is cut out from an actual substance, and the coordinates, mass, charge amount, velocity, etc. of all the atoms contained therein are modeled in a computer. For example, considering a system (model) consisting of 10,000 particles, the force acting on a certain i-th particle is the sum of the forces acting on the other 9,999 particles. Therefore, the forces must be calculated 9,999 times and their sum must be calculated. Furthermore, since this calculation is performed for all particles, 99,990,000 calculations are required. The acceleration of each particle is calculated from the force thus obtained, and the velocity and coordinates of each particle after a short time are calculated. Obtaining new velocities and coordinates of each particle in this manner is referred to as one step of calculation. The molecular dynamics method requires calculation of thousands to tens of thousands of steps.
【０００３】上の説明から明らかなように、一般にＮ個
の粒子からなる系では力の計算量はほぼＮ2 に比例し、
速度や座標の計算量はＮに比例する。従って、Ｎが大き
くなると力の計算量が膨大になるので、スーパーコンピ
ュータを使っても計算が難しくなる。そこで、特開平６
−２３１１１４号公報、特開平６−２３１１１５号公
報、特開平６−２２３０５２号公報等の従来例に示すよ
うに、力の計算を高速化するための専用計算機が必要に
なってくる。As is clear from the above description, in a system generally composed of N particles, the calculation amount of force is almost proportional to N 2 .
The amount of calculation of speed and coordinates is proportional to N. Therefore, when N becomes large, the amount of calculation of force becomes enormous, which makes calculation difficult even with a supercomputer. Therefore, JP-A-6
As shown in the conventional examples of Japanese Patent Application Laid-Open No. 231114, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-231115, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-223052, a dedicated computer for speeding up the force calculation is required.
【０００４】ところで、原子間に働く力には幾つかの種
類がある。ファンデルワールス力はどの原子間にも働
く。原子が電荷を持つならばクーロン力が働き、結合し
ているならばそれに見合った結合力が働く。結合してい
る原子間に働く力の計算は一般に複雑なので、そうでな
い原子間に働く力の計算とは、扱いを変えなければなら
ない。また、或る原子と結合している原子の数は通常数
個であるので、その計算は汎用計算機上で行い、専用計
算機上では計算しないことにしている。従って、専用計
算機で計算するのは、主に短距離力であるファンデルワ
ールス力と長距離力であるクーロン力となる。There are several types of forces acting between atoms. Van der Waals force works between every atom. If the atom has a charge, the Coulomb force works, and if it is bound, the binding force corresponding to it works. Since the calculation of the force acting between the bonded atoms is generally complicated, it must be treated differently from the calculation of the force acting between the atoms that are not. Moreover, since the number of atoms bonded to a certain atom is usually several, the calculation is performed on a general-purpose computer and not on a dedicated computer. Therefore, it is the van der Waals force, which is a short-range force, and the Coulomb force, which is a long-range force, to be calculated by the dedicated computer.
【０００５】ファンデルワールス力は、良く知られたＬ
−Ｊ（レナードジョーンズ）型ポテンシャルで表される
ことが多い。この力をＦLJ、粒子間距離をｒとすると、
ＦLJ＝Ａ（Ｂ6 ｒ-7−２Ｂ12ｒ-13 ）
と表される。Ａ，Ｂは粒子の種類によって決まる定数で
ある。この式から明らかなように、ｒの次数が負で大き
いのでＦLJはｒが大きくなると急激に小さくなる。従っ
て、ＦLJに要求される計算精度に応じて、適当なカット
オフ距離ｒc が決まり、ｒがｒc よりも大きくなる粒子
対の計算はしなくても良いことになる。この様子を図１
３に示す。破線の内側が考えている系である。黒点で示
す或るｉ番目の粒子の周りに半径ｒc の球面を考え、そ
の内側に在る網がかかった粒子との間でのみ力を計算
し、それ以外の白点の粒子との力は計算する必要が無
い。１つの粒子の周りに存在する粒子の数は、系に含ま
れる粒子数Ｎによらずほぼ一定と考えられるので、力の
計算量はＮに比例することになる。The Van der Waals force is the well-known L
-It is often expressed as a J (Leonard Jones) type potential. The force F LJ, the distance between the particles and r, is expressed as F LJ = A (B 6 r -7 -2B 12 r -13). A and B are constants determined by the type of particles. As is clear from this equation, since the order of r is negative and large, F LJ sharply decreases as r increases. Therefore, an appropriate cutoff distance r c is determined according to the calculation accuracy required for F LJ, and it is not necessary to calculate a particle pair in which r is larger than r c . This situation is shown in Figure 1.
3 shows. The system inside is inside the broken line. Consider a sphere of radius r c around a certain i-th particle indicated by a black dot, calculate the force only with the meshed particle inside it, and the force with the other white dot particles Does not need to be calculated. Since the number of particles existing around one particle is considered to be almost constant regardless of the number N of particles included in the system, the calculation amount of force is proportional to N.
【０００６】従来例ではこのような観点から、図１４に
示す計算装置により、先ずｉ粒子とそれ以外の全ての粒
子間に働く力を計算する。この力はクーロン力かファン
デルワールス力のどちらでも良いが、ここではクーロン
力であるとする。In the conventional example, from such a point of view, the calculation device shown in FIG. 14 first calculates the force acting between the i-particle and all other particles. This force may be either Coulomb force or Van der Waals force, but here it is assumed to be Coulomb force.
【０００７】ｉ粒子の座標（ｘi ，ｙi ，ｚi ）は、図
示しない装置によって、予めｉ粒子の座標記憶手段５に
格納されているものとする。また、ｉ粒子を含む全ての
粒子の座標は、図示しない装置によって、座標記憶手段
３に予め格納されているものとする。更に、ファンデル
ワールス力のカットオフ距離ｒc が、図示しない装置に
よって、カットオフ距離の記憶手段７に予め格納されて
いるものとする。アドレス手段１には初めの粒子の番号
ｊ（最大の粒子番号）が、図示しない装置によって設定
されており、アドレス手段９には０が図示しない装置に
よって設定されている。アドレス選択手段２はＡ入力を
選んだ状態になっている。It is assumed that the coordinates (x i , y i , z i ) of the i particle are stored in advance in the i particle coordinate storage means 5 by a device (not shown). Further, it is assumed that the coordinates of all particles including i particles are previously stored in the coordinate storage means 3 by a device (not shown). Further, it is assumed that the van der Waals force cutoff distance r c is stored in advance in the cutoff distance storage means 7 by a device (not shown). The first particle number j (maximum particle number) is set in the address means 1 by a device (not shown), and 0 is set in the address means 9 by a device (not shown). The address selecting means 2 is in a state in which the A input is selected.
【０００８】計算が始まると、初めの粒子の番号がアド
レス手段１から、アドレス選択手段２を通して座標記憶
手段３のアドレス入力に供給される。この結果、座標記
憶手段３から初めの粒子の座標（ｘj ，ｙj ，ｚj ）が
読み出されて、粒子間距離の計算手段４に供給される。
粒子間距離の計算手段４では式
ｒj ＝｛（ｘj −ｘi ）2 ＋（ｙj −ｙi ）2 ＋（ｚj −ｚi ）2 ｝1/2
により、粒子間距離ｒj が計算される。ｒj は力やポテ
ンシャルの計算部１０と比較手段６に供給される。力や
ポテンシャルの計算部１０では、ｒj からクーロン力Ｆ
C やクーロンポテンシャル等が計算されるが、その動作
は本発明に直接関係しないので説明を省略する。比較手
段６ではｒj と、カットオフ距離の記憶手段７から供給
されるカットオフ距離ｒc とを比較し、ｒj の方が小さ
いならばその出力を活性化し、アドレスの記憶手段８に
粒子番号を記憶する。更に、記憶した後でアドレス手段
９を１増加させる。When the calculation is started, the first particle number is supplied from the address means 1 through the address selection means 2 to the address input of the coordinate storage means 3. As a result, the coordinates (x j , y j , z j ) of the first particle are read from the coordinate storage means 3 and supplied to the inter-particle distance calculation means 4.
Calculating means 4 in Formula r j of the distance between particles = {(x j -x i) 2 + (y j -y i) 2 + (z j -z i) 2} by 1/2, distance between particles r j Is calculated. The r j is supplied to the force / potential calculation unit 10 and the comparison unit 6. In the force and potential calculation unit 10, from r j to Coulomb force F
Although C , Coulomb potential, etc. are calculated, the operation thereof is not directly related to the present invention, so the description thereof is omitted. The comparison means 6 compares r j with the cutoff distance r c supplied from the cutoff distance storage means 7, activates the output if r j is smaller, and stores the particles in the address storage means 8. Remember the number. Further, after storing, the address means 9 is incremented by 1.
【０００９】初めの粒子についての処理が終わったなら
ば、アドレス手段１を１減少させ次の粒子について処理
をする。このようにして、全ての粒子について処理をす
る。When the processing for the first particle is completed, the address means 1 is decremented by 1 and the processing for the next particle is performed. In this way, all particles are processed.
【００１０】全ての粒子についての処理が終わると、ｉ
粒子から距離ｒc 以内にある粒子の番号が、全てアドレ
スの記憶手段８に記録されていることになる。アドレス
手段９は（最後にデータを書き込んだ番地＋１）になっ
ている。これらを使って次にファンデルワールス力を計
算する。アドレス選択手段２はＢ入力を選ぶように図示
しない装置によって切り替えられる。また、比較手段６
の出力は、図示しない装置によって常に非活性の状態に
設定される。When all the particles have been processed, i
All the numbers of the particles within the distance r c from the particles are recorded in the address storage means 8. The address means 9 is (the address where the data was last written + 1). These are then used to calculate van der Waals forces. The address selecting means 2 is switched by a device not shown so as to select the B input. Also, the comparison means 6
The output of is always set to an inactive state by a device (not shown).
【００１１】計算が始まると、アドレス手段９が１減少
し、アドレスの記憶手段８に最後に書き込んだ番地を供
給する。従って、アドレスの記憶手段８からはカットオ
フ距離ｒc 以内にある最後の粒子番号ｎが読み出され、
座標記憶手段３に供給される。座標記憶手段３からは、
粒子の座標（ｘn ，ｙn ，ｚn ）が読み出されて、粒子
間距離の計算手段４に供給される。粒子間距離の計算手
段４では、粒子間距離ｒn が計算され、ｒn は力やポテ
ンシャルの計算部１０に供給される。力やポテンシャル
の計算部１０では、ｒn からファンデルワールス力ＦLJ
やポテンシャル等が計算される初めの粒子対についての
処理が終わったならば、アドレス手段９を１減少させ次
の粒子対について処理をする。このようにして、アドレ
ス手段９が０になるまで順次処理をする。When the calculation is started, the address means 9 decrements by 1 and supplies the last written address to the address storage means 8. Therefore, the last particle number n within the cutoff distance r c is read from the address storage means 8,
It is supplied to the coordinate storage means 3. From the coordinate storage means 3,
The coordinates (x n , y n , z n ) of the particles are read out and supplied to the inter-particle distance calculation means 4. The inter-particle distance calculation means 4 calculates the inter-particle distance r n , and the r n is supplied to the force / potential calculation unit 10. In the force and potential calculation unit 10, the van der Waals force F LJ is calculated from r n.
When the processing for the first particle pair for which the potential and the like are calculated is completed, the address means 9 is decremented by 1 and the processing for the next particle pair is performed. In this way, the sequential processing is performed until the address means 9 becomes zero.
【００１２】ところで、各粒子に働く力は独立に計算す
ることができるので、従来例の計算装置を複数個（Ｎｐ
個）同時に使用することによって、クーロン力の計算時
間を約１／Ｎｐに短縮することが可能である。By the way, since the force acting on each particle can be calculated independently, a plurality of conventional calculation devices (Np
It is possible to reduce the calculation time of Coulomb force to about 1 / Np by using them simultaneously.
【００１３】しかしながらこの場合、それぞれの計算装
置のアドレスの記憶手段８には異なる粒子番号が記憶さ
れることになる。このため、アドレスの記憶手段８及び
アドレス手段９を使ってファンデルワールス力を、複数
個の計算装置で同時に計算する場合、まったく同じ粒子
座標データを持つ座標記憶手段３がＮｐ個必要とされ
る。例えば１つの粒子座標の記憶に１２バイトが必要と
され、粒子数１００，０００の系について、従来例の計
算装置８個を同時に使用して計算を行う場合、８個の座
標記憶手段３の総メモリ容量は１００，０００×１２×
８バイト＝９．６メガバイトとなる。In this case, however, different particle numbers are stored in the address storage means 8 of each computer. Therefore, when the van der Waals forces are simultaneously calculated by a plurality of calculation devices using the address storage means 8 and the address means 9, Np coordinate storage means 3 having exactly the same particle coordinate data are required. . For example, 12 bytes are required to store one particle coordinate, and in the case of performing a calculation for a system having 100,000 particles using eight calculation devices of the conventional example at the same time, a total of eight coordinate storage means 3 is required. Memory capacity is 100,000 x 12 x
8 bytes = 9.6 megabytes.
【００１４】以上をまとめると、従来例の計算装置を複
数個同時に使用して、近傍粒子リストを用いた力または
ポテンシャルの計算を行う場合、粒子座標を記憶するメ
モリー容量が計算装置の個数に比例して必要になるとい
う問題があった。In summary, when a plurality of calculation devices of the conventional example are used at the same time to calculate a force or potential using a neighboring particle list, the memory capacity for storing particle coordinates is proportional to the number of calculation devices. There was a problem that it was necessary.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、計
算装置を複数個同時に使用して近傍粒子リストを用いた
力またはポテンシャルの計算する場合でも、座標を記憶
するメモリー容量の問題を解決し、また計算速度を低下
させないことを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention solves the problem of memory capacity for storing coordinates even when a plurality of calculation devices are simultaneously used to calculate a force or potential using a neighboring particle list. Also, the problem is not to reduce the calculation speed.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明はＮ個（Ｎは２以
上の整数）の粒子からなる系の、或る粒子に働く力又は
ポテンシャルを、その粒子以外の粒子との相互作用の総
和として計算する多体問題用計算装置に於て、系に含ま
れる全ての粒子の座標を記憶する第１の座標記憶手段
と、前記第１の座標記憶手段に粒子番号に対応するアド
レスを順次供給する第１のアドレス手段と、それぞれ異
なる座標を有する複数の特定粒子の座標を記憶する複数
の第２の座標記憶手段と、前記第１の座標記憶手段から
読み出された座標と、前記複数の第２の座標記憶手段か
ら読み出された座標とからそれぞれ粒子間距離ｒを計算
する複数の距離計算手段と、カットオフ距離ｒc を記憶
するカットオフ距離記憶手段と、前記粒子間距離ｒと前
記カットオフ距離ｒc とを比較し、前記粒子間距離ｒが
前記カットオフ距離ｒc よりも小さい時にそれぞれ書き
込み信号を生成する複数の比較手段と、前記複数の比較
手段から書き込み信号が生成された時に前記第１の座標
記憶手段から読み出された粒子座標をそれぞれ記憶する
複数の第３の座標記憶手段と、前記複数の第３の座標記
憶手段にそれぞれアドレスを供給する第２の複数のアド
レス手段と、前記第１の座標記憶手段から読み出された
座標と、前記複数の第３の座標記憶手段から読み出され
た座標を選択的に前記複数の距離計算手段に供給する選
択手段とを設け、第１の力またはポテンシャルを計算す
る時に、前記選択手段により前記第１の座標記憶手段か
ら読み出された座標を選択して特定粒子からｒc 以内に
ある粒子の座標リストを作り、第２の力またはポテンシ
ャルを計算する時には、前記選択手段により前記前記複
数の第３の座標記憶手段から読み出された座標を選択し
て前記リストに記録されている座標にある粒子との間で
のみ力またはポテンシャルを計算するようにしたことを
特徴とする。In the present invention, the force or potential acting on a certain particle in a system consisting of N particles (N is an integer of 2 or more) is the sum of interactions with particles other than that particle. In a multibody problem computing device, the first coordinate storage means for storing the coordinates of all particles included in the system, and the addresses corresponding to the particle numbers are sequentially supplied to the first coordinate storage means. First address means, a plurality of second coordinate storage means for storing the coordinates of a plurality of specific particles each having a different coordinate, the coordinates read from the first coordinate storage means, and the plurality of A plurality of distance calculation means for calculating the interparticle distance r from the coordinates read from the second coordinate storage means, a cutoff distance storage means for storing the cutoff distance r c , and the interparticle distance r. The cutoff distance r c And a plurality of comparing means that respectively generate write signals when the interparticle distance r is smaller than the cutoff distance r c, and the first comparing means when the write signals are generated from the plurality of comparing means. A plurality of third coordinate storage means for respectively storing the particle coordinates read from the coordinate storage means; a second plurality of address means for supplying an address to each of the plurality of third coordinate storage means; The coordinate read out from one coordinate storage means and the selection means selectively supplying the coordinate read out from the plurality of third coordinate storage means to the plurality of distance calculation means are provided. When the force or potential is calculated, the coordinates read out from the first coordinate storage means are selected by the selection means to create a coordinate list of particles within r c from the specific particle, and the second force is calculated. Or when calculating the potential, the coordinates read out from the plurality of third coordinate storage means are selected by the selection means, and the force or force is applied only to the particles at the coordinates recorded in the list. The feature is that the potential is calculated.
【００１７】[0017]
【作用】長距離力またはポテンシャルを計算する時、全
ての座標値を記憶する一つの座標記憶手段と、カットオ
フ距離内に含まれる座標値を記憶する複数の記憶手段を
持ち、また、複数の計算手段により並列的に計算が行な
われるので、座標を記憶するメモリー容量は少なくな
り、また計算速度が低下することもない。When a long-distance force or potential is calculated, it has one coordinate storing means for storing all coordinate values and a plurality of storing means for storing coordinate values included in the cutoff distance. Since the calculation is performed in parallel by the calculation means, the memory capacity for storing the coordinates is reduced, and the calculation speed is not reduced.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The features of the present invention will be specifically described below based on embodiments with reference to the drawings.
【００１９】図１は、本発明の多体問題用計算装置の原
理的な構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a computer for a many-body problem according to the present invention.
【００２０】図１に示すように、本実施例の多体問題用
計算装置は、ダウンカウンタから構成されるアドレス手
段１１と、座標記憶手段１３と、座標データ選択手段１
２，２２と、粒子間距離の計算手段１４，２４と、ｉ粒
子の座標記憶手段１５，２５と、比較手段１６，２６
と、カットオフ距離の記憶手段１７，２７と、カットオ
フ距離内の粒子座標記憶手段１８，２８と、アドレス手
段１９，２９とを有するものである。As shown in FIG. 1, the multibody problem computing apparatus of this embodiment comprises an address means 11 composed of a down counter, coordinate storage means 13, and coordinate data selection means 1.
2, 22, inter-particle distance calculation means 14, 24, i-particle coordinate storage means 15, 25, and comparison means 16, 26.
And cutoff distance storage means 17, 27, particle coordinate storage means 18, 28 within the cutoff distance, and address means 19, 29.
【００２１】アドレス手段１１と座標記憶手段１３によ
り、座標データ送出手段３１が構成される。また、座標
データ選択手段１２，２２と粒子間距離の計算手段１
４，２４とｉ粒子の座標記憶手段１５，２５と比較手段
１６，２６とカットオフ距離の記憶手段１７，２７とカ
ットオフ距離内の粒子座標記憶手段１８，２８とアドレ
ス手段１９，２９により二つの計算装置３２，３３が構
成される。The address means 11 and the coordinate storage means 13 constitute a coordinate data sending means 31. Further, the coordinate data selecting means 12 and 22 and the interparticle distance calculating means 1
4, 24 and i particle coordinate storage means 15 and 25, comparison means 16 and 26, cutoff distance storage means 17 and 27, particle coordinate storage means 18 and 28 within the cutoff distance, and address means 19 and 29. One computing device 32, 33 is configured.
【００２２】以下、図１に示す多体問題用計算装置の動
作について図２、図３、図４のフローチャートを参照し
て説明する。The operation of the computer for a multibody problem shown in FIG. 1 will be described below with reference to the flow charts of FIGS. 2, 3 and 4.
【００２３】図１に示す計算装置により、先ず、ｉ粒子
とそれ以外の全ての粒子間に働く力を計算する。この力
はクーロン力かファンデルワールス力のどちらでも良い
が、ここではクーロン力であるとする。The calculation device shown in FIG. 1 first calculates the force acting between the i-particle and all other particles. This force may be either Coulomb force or Van der Waals force, but here it is assumed to be Coulomb force.
【００２４】ｉ1 粒子の座標（ｘi1，ｙi1，ｚi1）とｉ
2 粒子（ｉ2 ≠ｉ1 ）の座標（ｘi2，ｙi2，ｚi2）は、
図示しない装置によって、予めｉ粒子の座標記憶手段１
５，２５に格納されているものとする (ステップ１０
２）。また、全ての粒子の座標は、図示しない装置によ
って、座標記憶手段１３に予め格納されているものとす
る (ステップ１０１）。更に、ファンデルワールス力の
カットオフ距離ｒc が、図示しない装置によって、カッ
トオフ距離の記憶手段１７，２７に予め格納されている
ものとする (ステップ１０１）。アドレス手段１１には
初めの粒子の番号ｊ（最大の粒子番号）が、図示しない
装置によって設定されており、アドレス手段１９，２９
には０が図示しない装置によって設定されている (ステ
ップ１０２）。座標データ選択手段１２，２２はＡ入力
を選んだ状態になっている。The coordinates (x i1 , y i1 , z i1 ) of the i 1 particle and i
The coordinates (x i2 , y i2 , z i2 ) of two particles (i 2 ≠ i 1 ) are
The i-particle coordinate storage means 1 is previously stored by a device (not shown).
5 and 25 (step 10).
2). Further, it is assumed that the coordinates of all particles are previously stored in the coordinate storage means 13 by a device (not shown) (step 101). Furthermore, it is assumed that the van der Waals force cutoff distance r c is stored in advance in the cutoff distance storage means 17 and 27 by a device (not shown) (step 101). The first particle number j (maximum particle number) is set in the address means 11 by a device (not shown).
Is set to 0 by a device (not shown) (step 102). The coordinate data selecting means 12 and 22 are in a state in which the A input is selected.
【００２５】以下、全粒子に対してクーロン力の計算
(ステップ１０３）とファンデルワールス力の計算 (ス
テップ１０４）を繰り返す (ステップ１０５）。Calculation of Coulomb force for all particles
(Step 103) and van der Waals force calculation (Step 104) are repeated (Step 105).
【００２６】計算が始まると、初めの粒子の番号がアド
レス手段１１から、座標記憶手段１３のアドレス入力に
供給される。この結果、座標記憶手段１３から初めの粒
子の座標（ｘj ，ｙj ，ｚj ）が座標データ選択手段１
２，２２を通して読み出されて、粒子間距離の計算手段
１４，２４に供給される (ステップ２０１）。When the calculation is started, the number of the first particle is supplied from the address means 11 to the address input of the coordinate storage means 13. As a result, the coordinates (x j , y j , z j ) of the first particle from the coordinate storage means 13 are the coordinate data selection means 1.
The data is read out through Nos. 2 and 22 and supplied to the interparticle distance calculation means 14 and 24 (step 201).
【００２７】粒子間距離の計算手段１４，２４では式
ｒj1＝｛（ｘj −ｘi1）2 ＋（ｙj −ｙi1）2 ＋（ｚj −ｚi1）2 ｝1/2
ｒj2＝｛（ｘj −ｘi2）2 ＋（ｙj −ｙi2）2 ＋（ｚj −ｚi2）2 ｝1/2
により、粒子間距離ｒj1，ｒj2が計算される (ステップ
２０２ａ，２０２ｂ）。ｒj1，ｒj2は力やポテンシャル
の計算部２０，３０と比較手段１６，２６に供給され
る。力やポテンシャルの計算部２０，３０では、ｒj1，
ｒj2からクーロン力ＦC1，ＦC2やクーロンポテンシャル
等が計算される (ステップ２０３ａ，２０３ｂ）が、そ
の動作は本発明に直接関係しないので説明を省略する。
比較手段１６，２６ではｒj1，ｒj2と、カットオフ距離
の記憶手段１７，２７から供給されるカットオフ距離ｒ
c とを比較し (ステップ２０４ａ，２０４ｂ）、ｒj1，
ｒj2の方が小さいならばその出力を活性化し、粒子座標
記憶手段１８，２８に粒子座標を記憶する (ステップ２
０５ａ，２０５ｂ）。更に、記憶した後でアドレス手段
１９，２９を１増加させる (ステップ２０６ａ，２０６
ｂ）。In the means 14 and 24 for calculating the distance between particles, the expression r j1 = {(x j −x i1 ) 2 + (y j −y i1 ) 2 + (z j −z i1 ) 2 } 1/2 r j2 = ((X j −x i2 ) 2 + (y j −y i2 ) 2 + (z j −z i2 ) 2 } 1/2 is used to calculate the inter-particle distances r j1 and r j2 (step 202a, 202b). The r j1 and r j2 are supplied to the force and potential calculation units 20 and 30 and the comparison means 16 and 26. In the force and potential calculation units 20 and 30, r j1 ,
Coulomb forces F C1 , F C2 , Coulomb potential, etc. are calculated from r j2 (steps 203a, 203b), but the operation is not directly related to the present invention, and therefore description thereof is omitted.
In the comparison means 16 and 26, r j1 and r j2 and the cutoff distance r supplied from the cutoff distance storage means 17 and 27.
c (steps 204a, 204b), r j1 ,
If r j2 is smaller, the output is activated and the particle coordinates are stored in the particle coordinate storage means 18 and 28 (step 2).
05a, 205b). Further, after storing, the address means 19 and 29 are incremented by 1 (steps 206a and 206).
b).
【００２８】初めの粒子についての処理が終わったなら
ば、アドレス手段１１を１減少させ次の粒子について処
理をする (ステップ２０７）。このようにして、全ての
粒子について処理をする (ステップ２０８）。When the processing for the first particle is completed, the address means 11 is decremented by 1 and the processing for the next particle is performed (step 207). In this way, all particles are processed (step 208).
【００２９】全ての粒子についての処理が終わると、ｉ
1 ，ｉ2 粒子から距離ｒc 以内にある粒子の座標が、全
て粒子座標記憶手段１８，２８に記録されていることに
なる。アドレス手段１９，２９は（最後にデータを書き
込んだ番地＋１）になっている。When all the particles have been processed, i
All the coordinates of the particles within the distance r c from the 1 and i 2 particles are recorded in the particle coordinate storage means 18 and 28. The address means 19 and 29 are (address at which data is written last + 1).
【００３０】次に、粒子座標記憶手段１８，２８に記録
された座標を使ってファンデルワールス力を計算する。
座標データ選択手段１２，２２は、Ｂ入力を選ぶように
図示しない装置によって切り替えられる。また、比較手
段１６，２６の出力は、図示しない装置によって常に非
活性の状態に設定される。Next, the van der Waals force is calculated using the coordinates recorded in the particle coordinate storage means 18, 28.
The coordinate data selection means 12 and 22 are switched by a device (not shown) so as to select the B input. Further, the outputs of the comparison means 16 and 26 are always set to the inactive state by a device (not shown).
【００３１】計算が始まると、アドレス手段１９，２９
が１減少し (ステップ３０１ａ，３０１ｂ）、粒子座標
記憶手段１８，２８に最後に書き込んだ番地を供給す
る。これらをそれぞれｎ1 ，ｎ2 とする。従って、粒子
座標記憶手段１８，２８からはカットオフ距離ｒc 以内
にある最後の粒子座標（ｘn1，ｙn1，ｚn1），（ｘn2，
ｙn2，ｚn2）が読み出されて (ステップ３０２ａ，３０
２ｂ）、座標データ選択手段１２，２２を通して粒子間
距離の計算手段１４，２４に供給される。粒子間距離の
計算手段１４，２４では、粒子間距離ｒn1，ｒn2が計算
され (ステップ３０３ａ，３０３ｂ）、ｒn1，ｒn2は力
やポテンシャルの計算部２０，３０に供給される。力や
ポテンシャルの計算部２０，３０では、ｒn1，ｒn2から
ファンデルワールス力ＦLJ1 ，ＦLJ2 やポテンシャル等
が計算される (ステップ３０４ａ，３０４ｂ）。When the calculation starts, the address means 19, 29
Is decreased by 1 (steps 301a, 301b), and the last written address is supplied to the particle coordinate storage means 18, 28. Let these be n 1 and n 2 , respectively. Therefore, the last particle coordinates (x n1 , y n1 , z n1 ), (x n2 , within the cutoff distance r c from the particle coordinate storage means 18, 28 are calculated.
y n2 , z n2 ) are read (steps 302a, 30)
2b), it is supplied to the inter-particle distance calculation means 14, 24 through the coordinate data selection means 12, 22. The interparticle distance calculation means 14 and 24 calculate interparticle distances r n1 and r n2 (steps 303a and 303b), and the r n1 and r n2 are supplied to the force and potential calculation units 20 and 30. In the force and potential calculation units 20 and 30, van der Waals forces F LJ1 and F LJ2 , potentials, and the like are calculated from r n1 and r n2 (steps 304a and 304b).
【００３２】初めの粒子対についての処理が終わったな
らば、アドレス手段１９，２９を１減少させ (ステップ
３０１ａ，３０１ｂ）次の粒子対について処理をする。
このようにして、アドレス手段１９，２９が０になるま
で順次処理をする (ステップ３０５ａ，３０５ｂ）。When the processing for the first particle pair is completed, the address means 19, 29 are decremented by 1 (steps 301a, 301b) and the processing for the next particle pair is performed.
In this way, the address means 19 and 29 are sequentially processed until they become 0 (steps 305a and 305b).
【００３３】粒子座標記憶手段１８，２８には、図５に
模式的に示すように、外部装置とししてホストコンピュ
ータ４０が接続されており、粒子座標記憶手段１８，２
８の内容をホストコンピュータ４０が読み書き出来るよ
うになっている。また、ホストコンピュータ４０が読み
出した粒子の座標を記憶するための外部記憶装置４１が
設けられている。As schematically shown in FIG. 5, a host computer 40 is connected to the particle coordinate storage means 18 and 28 as an external device, and the particle coordinate storage means 18 and 2 are connected.
The contents of 8 can be read and written by the host computer 40. An external storage device 41 for storing the coordinates of particles read by the host computer 40 is also provided.
【００３４】クーロン力を計算する必要がない場合は、
先ず図１の装置を使って、ｉ1 粒子，ｉ2 粒子に働くフ
ァンデルワールス力を、それ以外の全ての粒子との間で
計算し、近傍粒子リスト（ペアリスト）を作成する。こ
の近傍粒子リストは、粒子座標記憶手段１８，２８の内
容そのものである。この場合の近傍粒子リストの作成
は、専用のハードウェアを使うので、ホストコンピュー
タ４０で行う場合よりも高速である。また、同時に力も
求まるので、近傍粒子リストを作るためだけに距離を計
算するような、無駄なことをしなくても済む。このよう
にして求めた近傍粒子リストをホストコンピュータ４０
が読み出し、外部記憶装置４１の適当な記憶場所に格納
する。次の計算ステップで、再びｉ1 粒子，ｉ2 粒子に
働くファンデルワールス力を計算する場合に、ホストコ
ンピュータ４０が粒子座標記憶手段１８，２８にこの近
傍粒子リストを書き込めば、計算時間を大幅に短縮する
ことができる。If it is not necessary to calculate the Coulomb force,
First, using the apparatus of FIG. 1, van der Waals forces acting on i 1 particles and i 2 particles are calculated between all other particles and a neighboring particle list (pair list) is created. This neighboring particle list is the content itself of the particle coordinate storage means 18, 28. In this case, the creation of the neighboring particle list uses the dedicated hardware, and is therefore faster than the case of the host computer 40. In addition, since the force is also obtained at the same time, it is not necessary to do unnecessary work such as calculating the distance only in order to create the neighboring particle list. The neighborhood particle list thus obtained is stored in the host computer 40.
Read out and store in an appropriate storage location of the external storage device 41. In the next calculation step, when the van der Waals force acting on i 1 particle and i 2 particle is calculated again, if the host computer 40 writes this neighbor particle list in the particle coordinate storage means 18 and 28, the calculation time will be greatly reduced. Can be shortened to
【００３５】但し、この場合には近傍粒子リストの記憶
領域の確保と、近傍粒子リストのデータ転送時間が課題
として残る。また、近傍粒子リストは適当なステップ毎
に更新が必要である。しかし、これれらの課題は以下の
計算方法を採用することにより解決することができる。However, in this case, the time for securing the storage area for the neighboring particle list and the data transfer time for the neighboring particle list remain as problems. Also, the neighboring particle list needs to be updated at every appropriate step. However, these problems can be solved by adopting the following calculation method.
【００３６】クーロン力を計算する必要がない場合の別
の計算方法を図６、図７、図８を参照して説明する。先
ず、図１の装置を使ってｉ1 粒子，ｉ2 粒子に働くファ
ンデルワールス力をそれ以外の全ての粒子との間で計算
し、近傍粒子リストを作成する。ただしこのとき、図９
に示すようにあらかじめ系を任意の大きさの直方体で区
切っておき、ｉ1 粒子，ｉ2 粒子は異なる直方体から任
意に選択する。また、カットオフ距離の記憶手段１７，
２７には、カットオフ距離ｒc と図９の直方体の対角線
の長さＬの和の値（ｒc ＋Ｌ）を格納しておく (ステッ
プ４０１）。そして、先に述べた実施例と同様に、ｉ粒
子の座標を座標記憶手段１５，２５に格納し、アドレス
手段１１に最大の粒子番号を設定し、アドレス手段１
９，２９を初期化する (ステップ４０２）。そして、ｉ
1 粒子，ｉ2 粒子から（ｒc ＋Ｌ）内に存在する粒子の
座標を求める。全ての粒子についての処理が終わると、
ｉ1粒子，ｉ2 粒子を含む直方体から少なくとも距離ｒ
c 以内にある粒子の座標は、全て粒子座標記憶手段１
８，２８に記憶されていることになる。これらの近傍粒
子リストを使ってｉ1 粒子，ｉ2 粒子を含む直方体内の
他の全ての粒子についてファンデルワールス力を順次計
算する (ステップ４０３，４０４）。ｉ1 粒子，ｉ2 粒
子を含む直方体についての計算が終了したならば、次の
直方体について処理を行う。このようにして全ての直方
体について順次処理を行う (ステップ４０５）。Another calculation method when it is not necessary to calculate the Coulomb force will be described with reference to FIGS. 6, 7 and 8. First, the apparatus of FIG. 1 is used to calculate the van der Waals forces acting on i 1 particles and i 2 particles between all the other particles and create a neighboring particle list. However, at this time,
As shown in, the system is divided into rectangular parallelepipeds having an arbitrary size in advance, and i 1 particles and i 2 particles are arbitrarily selected from different rectangular parallelepipeds. Further, the cutoff distance storage means 17,
27, the storing cutoff distance r c and rectangular diagonal length value of the sum of L in FIG. 9 (r c + L) (step 401). Then, as in the above-described embodiment, the coordinates of the i particle are stored in the coordinate storage means 15 and 25, the maximum particle number is set in the address means 11, and the address means 1 is set.
9, 29 are initialized (step 402). And i
From 1 particle and i 2 particle, the coordinates of the particles existing in (r c + L) are obtained. When all particles are processed,
At least a distance r from a rectangular parallelepiped containing i 1 particles and i 2 particles
Coordinates of particles within c are all particle coordinate storage means 1.
8 and 28 will be stored. Using these neighboring particle lists, van der Waals forces are sequentially calculated for all other particles in the rectangular parallelepiped including i 1 particles and i 2 particles (steps 403 and 404). When the calculation for the rectangular parallelepiped including i 1 particles and i 2 particles is completed, the processing is performed for the next rectangular parallelepiped. In this way, all the rectangular parallelepipeds are sequentially processed (step 405).
【００３７】図７は、ステップ４０３のファンデルワー
ルス力１の計算の詳細を示すフローチャートである。図
７に示すフローチャートは、図３に示すフローチャート
とほぼ同じであり、図３に示すフローチャートのクーロ
ン力計算のステップ２０３ａ，２０３ｂに代えて、ファ
ンデルワールス力計算のステップ５０１ａ，５０１ｂが
使用されている点のみが異なってだけである。したがっ
て、詳細な説明は省略する。FIG. 7 is a flow chart showing details of the calculation of Van der Waals force 1 in step 403. The flowchart shown in FIG. 7 is almost the same as the flowchart shown in FIG. 3, and steps 501a and 501b of van der Waals force calculation are used instead of steps 203a and 203b of the Coulomb force calculation of the flowchart shown in FIG. The only difference is the presence. Therefore, detailed description is omitted.
【００３８】また、図８は、ステップ４０４のファンデ
ルワールス力２の計算の詳細を示すフローチャートであ
る。なお、図４に示すフローチャートと対応する部分に
は同じ符号を付している。図８に示すファンデルワール
ス力２の計算においては、先ず、アドレス手段１９の値
がセーブされ (ステップ６０１ａ，６０１ｂ）、次にｉ
粒子座標記憶手段１５の更新が行なわれる (ステップ６
０２ａ，６０２ｂ）。これ以降のファンデルワールス力
を求める処理は、図４に示されるフローチャートのステ
ップ３０１ａ，３０１ｂ〜３０５ａ，３０５ｂと同じで
ある。アドレス手段１９，２９が０になると、直方体内
の全粒子の処理が終了したか否かが判断され (ステップ
６０３ａ，６０３ｂ）、処理が終了していない場合に
は、先にステップ６０１ａ，６０１ｂでセーブされたア
ドレス手段１９の値がリストアされ(ステップ６０４
ａ，６０４ｂ）、ステップ３０５ａ，３０５ｂに戻る。
直方体内の全粒子の処理が終了した場合には、処理を終
わる。FIG. 8 is a flowchart showing details of the calculation of Van der Waals force 2 in step 404. The parts corresponding to those in the flowchart shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals. In the calculation of the Van der Waals force 2 shown in FIG. 8, the value of the address means 19 is first saved (steps 601a and 601b), and then i
The particle coordinate storage means 15 is updated (step 6).
02a, 602b). The subsequent processing for obtaining the van der Waals force is the same as steps 301a, 301b to 305a, 305b in the flowchart shown in FIG. When the address means 19 and 29 become 0, it is judged whether or not the processing of all particles in the rectangular parallelepiped has been completed (steps 603a and 603b). If the processing has not been completed, first, in steps 601a and 601b. The saved value of the address means 19 is restored (step 604
a, 604b), and returns to steps 305a and 305b.
When the processing of all particles in the rectangular parallelepiped is completed, the processing is ended.
【００３９】以上のような計算方法により、ホストコン
ピュータ４０への近傍粒子リストの転送と、ホストコン
ピュータ４０での近傍粒子リスト用記憶領域確保の必要
が無くなる。By the calculation method as described above, it becomes unnecessary to transfer the neighboring particle list to the host computer 40 and secure the neighboring particle list storage area in the host computer 40.
【００４０】なお、本実施例の説明では、アドレス手段
１１と座標記憶手段１３により構成される一組の座標デ
ータ送出手段３１と、座標データ選択手段と粒子間距離
の計算手段とｉ粒子の座標記憶手段と比較手段とカット
オフ距離の記憶手段とカットオフ距離内の粒子座標記憶
手段とアドレス手段により構成される二組の計算装置３
２，３３により計算を行っているが、座標データ送出手
段の数はこれに制限されるものではない。また、一組の
座標データ送出手段に接続される力（ポテンシャル）計
算装置の数もこれに制限されるものではない。In the description of this embodiment, a set of coordinate data sending means 31 composed of the address means 11 and the coordinate storage means 13, the coordinate data selecting means, the interparticle distance calculating means, and the i particle coordinates. Two sets of calculation devices 3 each including a storage unit, a comparison unit, a cutoff distance storage unit, a particle coordinate storage unit within the cutoff distance, and an address unit.
However, the number of coordinate data transmitting means is not limited to this. Further, the number of force (potential) calculation devices connected to one set of coordinate data transmission means is not limited to this.
【００４１】また本実施例の説明では、座標データ選択
手段１２，２２を通して粒子の座標が粒子座標記憶手段
１８，２８に供給されるとしているが、これに制限され
るものではなく、図１０に示すように、座標記憶手段１
３の出力を粒子座標記憶手段１８，２８に供給しても同
様の機能を実現できる。In the description of the present embodiment, the coordinates of particles are supplied to the particle coordinate storage means 18 and 28 through the coordinate data selection means 12 and 22, but the present invention is not limited to this, and FIG. As shown, the coordinate storage means 1
The same function can be realized by supplying the output of No. 3 to the particle coordinate storage means 18, 28.
【００４２】また本実施例の説明では、アドレス手段１
１にはダウンカウンタを用いて、計算実行時に最大の粒
子番号から減少するとしているが、これに制限されるも
のではなく、アップカウンタを用いても同様の機能を実
現できる。但し、その場合にはカウント値がカウンタの
最大カウント値になったら計算を終了するようにする
か、または、最大粒子番号を記憶するレジスタを設け、
カウント値がそのレジスタに格納されている値と等しく
なったら計算を終了するようにする。In the description of this embodiment, the address means 1
Although a down counter is used for 1 to decrease from the maximum particle number at the time of execution of calculation, the present invention is not limited to this, and the same function can be realized by using an up counter. However, in that case, the calculation is terminated when the count value reaches the maximum count value of the counter, or a register for storing the maximum particle number is provided,
The calculation ends when the count value becomes equal to the value stored in the register.
【００４３】また本実施例の説明では、アドレス手段１
９，２９は、アドレス記憶手段１８，２８にデータを書
き込む場合にはアップカウンタとして動作し、読み出す
場合にはダウンカウンタとして動作するとしているが、
これに制限されるものではなく、何れの場合でも、アッ
プカウンタでもダウンカウンタでも、どちらを用いても
同様の機能を実現できる。In the description of this embodiment, the address means 1
9 and 29 operate as an up counter when writing data in the address storage means 18 and 28, and operate as a down counter when reading data.
The present invention is not limited to this, and in any case, the same function can be realized by using either an up counter or a down counter.
【００４４】また本実施例の説明では、距離の計算手段
１４，２４では距離ｒを求めるとして説明しているが、
距離ｒの２乗ｒ2 を求めても良い。このようにすれば平
方根を計算しなくて良いので、ハードウェアが遥かに簡
単になる。但し、この場合にはカットオフ距離の記憶手
段１７及び２７に、ｒc ではなくｒc の２乗ｒc 2 を格
納しなければならない。また、力やポテンシャルの計算
手段２０，３０の構成が変わるが、本発明自体の構成は
変わらない。In the description of this embodiment, the distance calculating means 14 and 24 calculate the distance r.
The square r 2 of the distance r may be obtained. This way, the hardware is much easier, because you don't have to calculate the square root. However, the storage means 17 and 27 of the cut-off distance in this case must contain the squared r c 2 of the r c without r c. Further, the configuration of the force and potential calculation means 20, 30 changes, but the configuration of the present invention itself does not change.
【００４５】また本実施例の説明では、アドレス手段１
１からアドレスが出力されて、アドレスの記憶手段１
８，２８にアドレスが書かれるまでを一繋がりの動作と
しているが、これを複数に分割し、パイプライン処理さ
せることもできる。この場合には、比較手段１６，２６
の出力が活性化した時には、座標記憶手段１３の出力が
既に変化してしまっているという問題が発生する。これ
を解決するには、図１１に示すように、座標データ選択
手段１２，２２と粒子座標記憶手段１８，２８との間
に、デジタル遅延手段４１，５１を入れる方法がある。In the description of this embodiment, the address means 1
1 outputs the address, and the address storage means 1
The operation until the address is written in 8 and 28 is one operation, but it is also possible to divide this into a plurality of pieces and perform pipeline processing. In this case, the comparison means 16, 26
When the output of is activated, the problem that the output of the coordinate storage means 13 has already changed occurs. To solve this, as shown in FIG. 11, there is a method of inserting digital delay means 41, 51 between the coordinate data selection means 12, 22 and the particle coordinate storage means 18, 28.
【００４６】また本実施例の説明では、一つの計算装置
の中に一つのカットオフ距離の記憶手段があるものとし
て動作の説明を行っているが、カットオフ距離の記憶手
段の数はこれに制限されるものではなく、図１２に示す
ように、一つのカットオフ距離の記憶手段１７を複数の
比較手段１６，２６に接続しても同様の機能を実現でき
る。In the description of the present embodiment, the operation is described assuming that one computing device has one storage means for the cutoff distance. The same function can be realized by connecting one cutoff distance storage means 17 to a plurality of comparison means 16 and 26, as shown in FIG.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
複数の計算機で同時に、計算装置毎に異なる或る粒子と
それ以外の全ての粒子との間に働くクーロン力またはポ
テンシャルを計算する時に、或る粒子から適当なカット
オフ距離以内にある粒子の座標リストを自動的に作成
し、そのリストを基にそれぞれの計算装置で同時に、或
る粒子に働くファンデルワールス力またはポテンシャル
を計算するようにしたので、全ての粒子座標を格納する
ためのメモリを、全ての計算機に用意する必要が無く、
また計算速度が低下しないという効果を奏する。As described above, according to the present invention,
When calculating the Coulomb force or potential acting between a certain particle and all other particles that are different for each computer at the same time on multiple computers, the coordinates of the particles within an appropriate cutoff distance from a certain particle A list is created automatically, and each computer calculates the van der Waals force or potential acting on a particle at the same time based on the list, so the memory for storing all particle coordinates is set. , It is not necessary to prepare for every computer,
In addition, the calculation speed is not reduced.
【図１】 この発明の実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】 ２体間の力の計算を示す概略のフローチャー
トである。FIG. 2 is a schematic flowchart showing calculation of a force between two bodies.
【図３】 クーロン力の計算を示すフローチャートであ
る。FIG. 3 is a flowchart showing calculation of Coulomb force.
【図４】 ファンデルワールス力の計算を示すフローチ
ャートである。FIG. 4 is a flowchart showing calculation of van der Waals force.
【図５】 ホストコンピュータにより粒子座標記憶手段
の内容を読み書きするための構成を模式的に示す説明図
である。FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a configuration for reading and writing the contents of particle coordinate storage means by a host computer.
【図６】 他の実施例における２体間の力の計算を示す
概略のフローチャートである。FIG. 6 is a schematic flowchart showing calculation of force between two bodies in another embodiment.
【図７】 ファンデルワールス力の計算１を示すフロー
チャートである。FIG. 7 is a flowchart showing calculation 1 of Van der Waals force.
【図８】 ファンデルワールス力の計算２を示すフロー
チャートである。FIG. 8 is a flowchart showing calculation 2 of Van der Waals force.
【図９】 系を直方体で区切った図である。FIG. 9 is a diagram in which the system is divided into rectangular parallelepipeds.
【図１０】 この発明の別の実施例を示す回路図であ
る。FIG. 10 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
【図１１】 この発明の更に別の実施例を示す回路図で
ある。FIG. 11 is a circuit diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図１２】 この発明の更に別の実施例を示す回路図で
ある。FIG. 12 is a circuit diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図１３】 分子動力学法におけるカットオフ距離ｒc
を説明する図である。FIG. 13: Cutoff distance r c in the molecular dynamics method
It is a figure explaining.
【図１４】 従来例を示す回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing a conventional example.
１，１１…アドレス手段、２…アドレス選択手段、３，
１３…座標記憶手段、４，１４，２４…距離計算手段、
５，１５，２５…座標格納手段、６，１６，２６…比較
手段、７，１７，２７…カットオフ距離格納手段、８…
アドレス記憶手段、９，１９，２９…アドレス手段、１
０，２０，３０…力やポテンシャルの計算手段、４１，
５１…遅延手段、１２，２２…座標データ選択手段、１
８，２８…粒子座標記憶手段、３１…座標データ送出手
段、３２，３３…計算手段1, 11 ... Addressing means, 2 ... Address selecting means, 3,
13 ... Coordinate storage means, 4, 14, 24 ... Distance calculation means,
5, 15, 25 ... Coordinate storage means, 6, 16, 26 ... Comparison means, 7, 17, 27 ... Cutoff distance storage means, 8 ...
Address storage means, 9, 19, 29 ... Address means, 1
0, 20, 30 ... Force and potential calculation means, 41,
51 ... Delay means, 12, 22 ... Coordinate data selection means, 1
8, 28 ... Particle coordinate storage means, 31 ... Coordinate data transmission means, 32, 33 ... Calculation means
Claims (3)
る系の、或る粒子に働く力又はポテンシャルを、その粒
子以外の粒子との相互作用の総和として計算する多体問
題用計算装置に於て、 系に含まれる全ての粒子の座標を記憶する第１の座標記
憶手段と、 前記第１の座標記憶手段に粒子番号に対応するアドレス
を順次供給する第１のアドレス手段と、 それぞれ異なる座標を有する複数の特定粒子の座標を記
憶する複数の第２の座標記憶手段と、 前記第１の座標記憶手段から読み出された座標と、前記
複数の第２の座標記憶手段から読み出された座標とから
それぞれ粒子間距離ｒを計算する複数の距離計算手段
と、 カットオフ距離ｒc を記憶するカットオフ距離記憶手段
と、 前記粒子間距離ｒと前記カットオフ距離ｒc とを比較
し、前記粒子間距離ｒが前記カットオフ距離ｒc よりも
小さい時にそれぞれ書き込み信号を生成する複数の比較
手段と、 前記複数の比較手段から書き込み信号が生成された時に
前記第１の座標記憶手段から読み出された粒子座標をそ
れぞれ記憶する複数の第３の座標記憶手段と、 前記複数の第３の座標記憶手段にそれぞれアドレスを供
給する第２の複数のアドレス手段と、 前記第１の座標記憶手段から読み出された座標と、前記
複数の第３の座標記憶手段から読み出された座標を選択
的に前記複数の距離計算手段に供給する選択手段とを設
け、 第１の力またはポテンシャルを計算する時に、前記選択
手段により前記第１の座標記憶手段から読み出された座
標を選択して特定粒子からｒc 以内にある粒子の座標リ
ストを作り、第２の力またはポテンシャルを計算する時
には、前記選択手段により前記複数の第３の座標記憶手
段から読み出された座標を選択して前記リストに記録さ
れている座標にある粒子との間でのみ力またはポテンシ
ャルを計算するようにしたことを特徴とする多体問題用
計算装置。1. A multibody problem in which a force or potential acting on a particle in a system composed of N particles (N is an integer of 2 or more) is calculated as the sum of interactions with particles other than the particle. In the calculation device, first coordinate storage means for storing the coordinates of all particles included in the system, and first address means for sequentially supplying addresses corresponding to particle numbers to the first coordinate storage means. A plurality of second coordinate storage means for storing the coordinates of a plurality of specific particles each having a different coordinate, the coordinates read from the first coordinate storage means, and the plurality of second coordinate storage means A plurality of distance calculation means for calculating the interparticle distance r from the read coordinates, a cutoff distance storage means for storing the cutoff distance r c , the interparticle distance r and the cutoff distance r c Compare the grain A plurality of comparing means for generating a write signal respectively when between distance r is smaller than the cutoff distance r c, read from the first coordinate storage means when the write signal from said plurality of comparing means is generated Read from the first coordinate storage means; a plurality of third coordinate storage means for respectively storing the particle coordinates; a second plurality of address means for supplying addresses to the plurality of third coordinate storage means; When calculating the first force or potential, there is provided a selecting means and a selecting means for selectively supplying the coordinates read from the plurality of third coordinate storing means to the plurality of distance calculating means. creates a list of coordinates particles from specific particles to select the coordinates read from said first coordinate storage means within r c by the selection unit, the second force or potential At the time of calculation, the selection means selects the coordinates read from the plurality of third coordinate storage means and calculates the force or potential only with the particles at the coordinates recorded in the list. A computer for a multibody problem, characterized by
る系の、或る粒子に働く力又はポテンシャルを、その粒
子以外の粒子との相互作用の総和として計算する多体問
題用計算装置に於て、 系に含まれる全ての粒子の座標を記憶する第１の座標記
憶手段と、 前記第１の座標記憶手段に粒子番号に対応するアドレス
を順次供給する第１のアドレス手段と、 それぞれ異なる座標を有する複数の特定粒子の座標を記
憶する複数の第２の座標記憶手段と、 前記第１の座標記憶手段から読み出された座標と、前記
複数の第２の座標記憶手段から読み出された座標とから
それぞれ粒子間距離ｒの２乗ｒ2 を計算する複数の距離
計算手段と、 カットオフ距離ｒc の２乗ｒc 2 を記憶するカットオフ
距離記憶手段と、 前記粒子間距離ｒの２乗ｒ2 と前記カットオフ距離ｒc
の２乗ｒc 2 とを比較し、前記粒子間距離ｒの２乗ｒ2
が前記カットオフ距離ｒc の２乗ｒc 2 よりも小さい時
にそれぞれ書き込み信号を生成する複数の比較手段と、 前記複数の比較手段から書き込み信号が生成された時に
前記第１の座標記憶手段から読み出された粒子座標をそ
れぞれ記憶する複数の第３の座標記憶手段と、 前記複数の第３の座標記憶手段にそれぞれアドレスを供
給する第２の複数のアドレス手段と、 前記第１の座標記憶手段から読み出された座標と、前記
複数の第３の座標記憶手段から読み出された座標を選択
的に前記複数の距離計算手段に供給する選択手段とを設
け、 第１の力またはポテンシャルを計算する時に、前記選択
手段により前記第１の座標記憶手段から読み出された座
標を選択して特定粒子からｒc 2 以内にある粒子の座標
リストを作り、第２の力またはポテンシャルを計算する
時には、前記選択手段により前記前記複数の第３の座標
記憶手段から読み出された座標を選択して前記リストに
記録されている座標にある粒子との間でのみ力またはポ
テンシャルを計算するようにしたことを特徴とする多体
問題用計算装置。2. A multi-body problem in which a force or potential acting on a particle in a system composed of N particles (N is an integer of 2 or more) is calculated as the sum of interactions with particles other than the particle. In the calculation device, first coordinate storage means for storing the coordinates of all particles included in the system, and first address means for sequentially supplying addresses corresponding to particle numbers to the first coordinate storage means. A plurality of second coordinate storage means for storing the coordinates of a plurality of specific particles each having a different coordinate, the coordinates read from the first coordinate storage means, and the plurality of second coordinate storage means and the cut-off distance storage means for storing a plurality of distance calculating means for calculating the square r 2 between each of the read coordinates particles distance r, the square r c 2 cutoff distance r c, the particles square r 2 and the cut between the distance r Full distance r c
Squared r c 2 and compares the square r 2 of the inter-particle distance r
From said first coordinate storage means when but where a plurality of comparing means for generating respective write signal when less than the square r c 2 of the cut-off distance r c, the write signal from said plurality of comparing means is generated A plurality of third coordinate storage means for respectively storing the read particle coordinates; a second plurality of address means for supplying an address to each of the plurality of third coordinate storage means; and the first coordinate storage And a selection means for selectively supplying the coordinates read from the means and the coordinates read from the plurality of third coordinate storage means to the plurality of distance calculation means. when calculating, make a coordinate list of the first coordinate by selecting the coordinates read out from the storage unit from the specific particles within r c 2 particles by the selection unit, the second force or potentiometer When calculating the rule, the coordinates read out from the plurality of third coordinate storage means are selected by the selection means, and a force or potential is generated only between the coordinates at the coordinates recorded in the list. A computing device for a multibody problem, which is characterized by being adapted to perform a calculation.
計算装置において、前記複数の第３の座標記憶手段に、
該複数の第３の座標記憶手段の内容を読み書き可能な外
部装置が接続されていることを特徴とする多体問題用計
算装置。3. The calculation device for a multibody problem according to claim 1, wherein the plurality of third coordinate storage means include:
An external device capable of reading and writing the contents of the plurality of third coordinate storage means is connected to the computer for multibody problems.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08971495A JP3528990B2 (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Computer for many-body problems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08971495A JP3528990B2 (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Computer for many-body problems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08285757A JPH08285757A (en) | 1996-11-01 |
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ID=13978446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08971495A Expired - Fee Related JP3528990B2 (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Computer for many-body problems |
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| Country | Link |
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1995
- 1995-04-14 JP JP08971495A patent/JP3528990B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH08285757A (en) | 1996-11-01 |
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