文献

J-GLOBAL ID：201702213384589411   整理番号：17A0689807

Particle-In-Cell法における集約処理のOpenCLを用いた最適化

Optimization of the aggregation process in Particle-In-Cell method using OpenCL

著者 (5件)： 野田裕之 (慶応大 大学院理工学研究科) ,  酒井諒太郎 (慶応大 大学院理工学研究科) ,  宮島敬明 (宇宙航空研究開発機構) ,  藤田直行 (宇宙航空研究開発機構) ,  天野英晴 (慶応大 大学院理工学研究科)
資料名： 電子情報通信学会技術研究報告  (IEICE Technical Report (Institute of Electronics, Information and Communication Engineers))
巻： 117  号： 44(CPSY2017 1-15)  ページ： 45-50  発行年： 2017年05月15日 
JST資料番号： S0532B  ISSN： 0913-5685  資料種別： 会議録 (C)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： Particle-In-Cell(PIC)法は,衛星エンジンのひとつであるホールスラスタの研究開発の際に用いられる数値シミュレーション手法である。PIC法は連続体の運動を有限数の粒子の運動として離散化する粒子法の一種であり,プラズマを粒子と場に分割する。イオン・中性子・電子などの粒子については運動方程式および衝突計算を行い,電場・磁場については空間格子(セル)を用いて計算する。宇宙航空研究開発機構(JAXA)が開発中のホールスラスタ用PIC法シミュレーションコードであるNSRU-Full-PICは,Fortranで記述されたCPU用のコードであり,特に重要な処理のひとつに集約処理がある。集約処理は,粒子の情報を近傍のセル四隅に集約させるリダクション処理で,粒子番号単位で並列化を行うとRead After Write(RAW)ハザードが多発する。現状,NSRU-Full-PICにおいて集約処理は逐次的に処理されており,計算に膨大な時間を要することが問題である。我々は,NSRU-Full-PICの高速化・低消費電力化を目標に,ホールスラスタ専用マルチSoC FPGAクラスタの構築を検討している。本稿では,OpenCLベース高位合成環境であるIntel FPGA SDK for OpenCLを用いた最適なリダクション回路記述方法を探るため,複数の記述方法で回路を実装し,それらの性能比較を行う。(著者抄録)

シソーラス用語： *シミュレータプログラム ,  *プラズマシミュレーション ,  *FPGA ,  *フレームワーク【ソフトウェア開発】 ,  FORTRAN ,  静電エンジン ,  λ計算 ,  回路設計 ,  性能評価 ,  データ処理 ,  並列化 ,  中央処理装置
準シソーラス用語： Particle-in-Cell法 ,  OpenCL ,  高位合成 ,  Hallスラスタ ,  リダクション【計算機】 ,  集約処理 ,  CPU【計算機】

分類 (2件)： 計算機シミュレーション  (JE11000H) ,  集積回路一般  (NC03161C)

引用文献 (9件)：

• Yokota Shigeru, Komurasaki Kimiya, and Arakawa Yoshihiro,,”Plasma Density Fluctuation Inside a Hollow Anode in an Anode-layer Hall Thruster ,” 42th Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA-2006-5170, 2006.
• Hirakawa Miharu , ”Electron Transport Mechanism in a Hall Thruster ,” IEPC-97-021, 1997.
• Justin M. Fox , ”Advances in Fully-Kinetic PIC Simulation of a Near-Vacuum Hall Thruster and Other Plasma Sys-tems ,” PhD thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA, 2007.
• James Joseph Szabo , ”Fully Kinetic Numerical Modeling of a Plasma Thruster ,” PhD thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA, 2001.
• T. Miyajima, S. Cho, and N. Fujita, ”A study of gpu accel-eration of ”source” part in hall-thruster simulation,” IEICE Tech. Rep., vol.115, pp.7-12, CPSY2015-62, Dec. 2015.

タイトルに関連する用語 (4件)： Particle-in-Cell法 ,  集約 ,  OpenCL ,  最適化