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在日常的生产和生活中,能源是起着至关重要的作用。随着化石能源的日益枯竭,人类正在面临着一场前所未有的能源危机。能源的发展与创新,是全世界各国人民共同关心的问题,也是我国社会经济发展中必须要着重解决的问题。核聚变反应可以释放大量的能量,并且对环境的污染较小,是化石能源的理想代替品。快点火方式是有望实现惯性约束聚变的重要途径之一,吸引了很多学者对其进行研究,其中理论及数值模拟是当前对快点火研究的重要手段之一。但是由于快点火过程中激光超短超强、带电粒子密度高且密度跨越数量级大,这就使得对快点火中关键物理问题的模拟势必会产生庞大的计算负担、延长研究周期。随着对CPU有限资源的开发殆尽,人们开始把目光转向了另一种处理器——GPU。GPU的独特结构能够实现并行计算,在高性能计算的领域倍受科研人员的青睐。本文以电子科技大学开发的包含碰撞效应的相对论激光等离子体互作用模拟软件LPICMCC++为基础,对激光等离子体互作用PIC/MCC模拟的并行技术展开研究,开发了基于GPU的激光等离子体互作用模拟并行算法,完成了并行LPICMCC++代码的编制、调试和测试。主要内容有:1.介绍了论文工作的研究背景与研究意义。概述了惯性约束聚变的基本原理,简单介绍了惯性约束聚变的快点火方式及其国内外发展动态及研究现况。对基于GPU的并行计算基础进行了阐述,包括硬件系统结构以及编程模型。2.对包含碰撞效应的相对论激光等离子体互作用模拟软件LPICMCC++的数值模拟算法进行了详细的介绍,包括:粒子运动的求解、电荷和电流密度的求解、场的求解、光电离、电子碰撞电离及两体碰撞。上述算法及由此算法开发的串行软件为后续LPICMCC++的并行化奠定了基础。3.以LPICMCC++软件的并行化为例,详尽的说明了PIC/MCC方法如何在GPU上并行实现。包括热点剖析、对原有LPICMCC++串行代码的改进、PIC/MCC模拟各个模块在CUDA中的实现。4.以超短超强激光与等离子体互作用的物理模型为例,对比串行LPICMCC++软件及并行LPICMCC++软件的模拟计算结果,验证了LPICMCC++程序并行化的正确性,并对两个程序的误差进行了说明,最后给出了不同物理模型下基于GPU加速的并行LPICMCC++软件的加速比。