アンテナ設計のためのFDTD法による電磁界シミュレーションのGPUへの実装 Highly efficient mapping of electromagnetic wave interactions using the FDTD method for antenna designing on a CUDA-compatible GPU

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抄録

本稿は,アンテナ設計のための,3次元FDTD法による電磁界シミュレーションのGPUを用いた高速化について述べる.境界条件としてBerengerによって提案されたsplit PMLを用いた3D-FDTD法は,ステンシル演算の一種でありGPUでの高速化に適していると考えられる.計算領域をブロック化する際にはGPUの構造を考慮したいくつかのブロック化サイズが考えられるが,複数のサイズで評価を行い最適なサイズを明らかにする.さらに,わずかなメモリ使用量の増加と引換に約12%の性能向上が見られるカーネルの統合について述べる.GeForce GTX295を用いた評価の結果,最適なブロック化サイズの探索とカーネルの統合などの最適化により,Core i7 920上のシンプルな実装に対して約110倍の高速化が達成され,マルチコアやSIMD命令の理想的な活用を想定しても約3.45倍の高速化が期待できることが分かった.

This paper describes electromagnetical field simulation using the 3D-FDTD method for antenna designing on a CUDA-compatible GPU. We used the split Perfectly Matched Layer as absorbing boundary condition. As is well known, the 3D-FDTD method is a kind of stencil computation and is considered better at GPU implementation. In order to find the best blocking size for the target GPU architecture, we empirically explored a design space of blocking size. We also propose a kernel join method as one of efficient optimization methods, which improves the total performance about 12% at the cost of a small increase in memory usage. As a result of evaluation, our implementation of the 3D-FDTD method on a GeForce GTX295 platform achieves about 110 times performance improvement compared to a simple CPU implementation, which is estimated about 3.45 times faster than an ideally parallelized CPU implementation using multi-core and SIMD instructions.

収録刊行物

  • 電子情報通信学会技術研究報告. VLD, VLSI設計技術

    電子情報通信学会技術研究報告. VLD, VLSI設計技術 110(360), 25-30, 2011-01-10

    一般社団法人電子情報通信学会

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    110008676473
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10013323
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    09135685
  • NDL 記事登録ID
    10969065
  • NDL 雑誌分類
    ZN33(科学技術--電気工学・電気機械工業--電子工学・電気通信)
  • NDL 請求記号
    Z16-940
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  NII-ELS 
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