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J-GLOBAL ID：201102280899947048   整理番号：11A1900699

キャッシュメモリを考慮した3次元FDTDカーネルの性能改善

Cache-aware Performance Improvement of Three-Dimensional FDTD Kernel

著者 (4件)： 南武志 (京大) ,  高橋康人 (同志社大) ,  岩下武史 (京大) ,  中島浩 (京大)
資料名： 情報処理学会論文誌トランザクション(CD-ROM)  (情報処理学会論文誌 Computer Vision and Applications(CD-ROM))
巻： 2010  号： 2  ページ： ROMBUNNO.KONPYUTINGUSHISUTEMU,VOL.4,NO.2,70-83  発行年： 2011年04月15日 
JST資料番号： L7379A  ISSN： 1882-7772  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： 本論文では,高周波電磁場解析の一手法である3次元FDTD法におけるキャッシュメモリを考慮した性能改善手法に関して述べる。3次元FDTD法の計算カーネルは時間発展に関するループにより与えられ,各タイムステップにおいて電場と磁場の値が交互に更新される。FDTDカーネルは演算あたりのロード/ストア量が大きく,一般にメモリ帯域の影響を受けやすい計算である。そこで,本論文では解析領域をタイルと呼ばれる小領域に分割し,これらのタイルでの電磁場計算を複数タイムステップ分まとめて計算することにより,キャッシュメモリを有効活用し,3次元FDTDカーネルを高速に実行する方法を提案する。提案手法を評価した結果,AMD製クアッドコアOpteronプロセッサよる数値実験において4スレッドによる並列処理を行った場合,一般的な3次元FDTD法の実装と比較して約50%の性能向上を得た。また,タイルサイズがキャッシュメモリの約25%程度の場合に最適な性能を発揮することを確認した。(著者抄録)

シソーラス用語： *有限差分時間領域法 ,  *キャッシュメモリ ,  高速化 ,  改良 ,  *電磁場解析 ,  マイクロプロセッサ ,  実験 ,  マルチスレッド ,  並列処理 ,  三次元 ,  *性能評価 ,  数値実験
準シソーラス用語： *FDTD法 ,  性能向上

分類 (4件)： 数値計算  (JE02000J) ,  記憶方式  (JC02040V) ,  電磁場と統一ゲージ場  (BF02020A) ,  計算機システム開発  (JD02010R)

引用文献 (11件)：

• 1) Yee, K.S.: Numerical solution of initial boundary value problems involving AZaxwell's equations in isotropic media, IEEE Trans. Antennas Propagat., VblたAP- 14, pp.302-3-7 (Aug. 1966).
• 2) Wblf, M.:More iteration space tiling, Proc. Supercomputing.,(1989).
• 3) 宇野 亨:FDTD法による電磁界およびアンテナ解析,コロナ社,東京(1998).
• 4) Nakashima, H.: T2K Open Supercomputer: lnter University and lnter- Disciplinary: Collaboration on the New Generation Supercomputer, Proc. lntl. Conf。 lnformatics Education and Research for Knowledge-Circulating Society, pp.137-142 (2008).
• 5) 南 武志,岩下武史,高橋康人,中島 浩:キャッシュメモリを考慮したFDTDカーネルの性能改善,情報処理学会HPC研究会2010-HPC°124(2010).

タイトルに関連する用語 (5件)： キャッシュメモリ ,  3次元 ,  FDTD ,  カーネル ,  性能改善