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J-GLOBAL ID：200902295346344026   整理番号：09A0051457

GPUに実装された時間領域音場解析手法の性能評価

An Evaluation Method of Calculation Performance for Acoustic Field Simulation Using a Graphic Processing Unit (GPU)

著者 (2件)： 土屋隆生 (同志社大 理工) ,  世古口久史 (同志社大 理工)
資料名： シミュレーション  (Journal of the Japan Society for Simulation Technology)
巻： 27  号： 4  ページ： 245-254  発行年： 2008年12月15日 
JST資料番号： L0458A  ISSN： 0285-9947  資料種別： 逐次刊行物 (A)
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： グラフィックス分野に特化されたGPU(Graphics Processing Unit)をそれ以外の分野の計算に適用するには,GPUのアーキテクチャに基づいて計算アルゴリズムの性能評価を行う必要がある。本論文では,音場の時間領域解析手法としてFDTD(Finite Difference Time Domain)法,及びディジタルホイヘンスモデル(DHM)法をGPUに実装した場合の性能評価を試みた。まず,数値実験で利用するGeForce8800 Ultraのアーキテクチャを概観し,演算性能に大きく影響する浮動小数点数演算性能とメモリ帯域幅をもとに理論性能を評価する手法を提案した。本手法でFDTD法とDHM法の理論性能を評価したところ,音圧計算と粒子速度計算の2つのシェーダで記述されるFDTD法ではDHM法の約1.7倍の時間を要し,メモリ帯域幅が狭い場合にはできるだけメモリ転送の少ないアルゴリズムを採用すべきことがわかった。そこで,1つのシェーダにまとめることでメモリ転送量を軽減する1シェーダFDTD法を実装し,2次元音場の領域の大きさや計算ステップ数を変化させて数値実験を行ったところ,計算時間やFUPS(Field Update Per Second)値の理論的な評価と一致することが確かめられた。

シソーラス用語： マイクロプロセッサ ,  *専用プロセッサ ,  *性能評価 ,  *有限差分時間領域法 ,  実験 ,  計算機アーキテクチャ ,  浮動小数点演算 ,  数値解法
準シソーラス用語： DHM法 ,  *FDTD法 ,  *GPU【専用プロセッサ】 ,  メモリ帯域幅 ,  数値実験

分類 (3件)： 専用演算制御装置  (JC04030Y) ,  計算機システム開発  (JD02010R) ,  数値計算  (JE02000J)

引用文献 (17件)：

• YEE, K. S. Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell's equations in isotropic media. IEEE Trans. on Antennas and Prop. 1966, 14, 4, 302-307
• 宇野亨. FDTD法による電磁界およびアンテナ解析. 1998
• 佐藤雅弘. FDTD法による弾性振動・波動の解析入門. 2003
• FERNANDO, R. GPU Gems : Programming Techniques, Tips, and Tricks for Real-Time Graphics. 2004
• 大石篤哉. GPUによる要素マトリックス計算. シミュレーション. 2006, 26, 1, 67-75

タイトルに関連する用語 (6件)： GPU ,  実装 ,  時間領域 ,  音場解析 ,  手法 ,  性能評価