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J-GLOBAL ID：201302292621854599   整理番号：13A0904650

冗長な計算を伴わない3次元FDTD法の時空間タイリング

Temporal and Spatial Tiling Method without Redundant Calculations for Three-dimensional FDTD Method

著者 (3件)： 南武志 (京大) ,  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： 2012  号： 2  ページ： ROMBUNNO.KONPYUTINGUSHISUTEMU,VOL.6,NO.1,56-65  発行年： 2013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の提案と性能評価を行う。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。3次元FDTD法の計算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。キャッシュメモリのヒット率を向上させメインメモリへのアクセスによる性能の低下を軽減する性能改善手法として,解析領域をタイルと呼ぶ小領域に分割し各タイル内で複数のタイムステップに関する処理を連続して行うタイリングと呼ばれる手法が存在する。しかし,単純な固定タイルによる実装では,タイルの辺縁領域に対する冗長な計算がオーバヘッドとなっていた。そこで,本論文ではタイリング手法において,タイルの位置を時間ステップごとに変化させ計算量の増加を防ぐ手法を提案する。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計算時間を約50%短縮させることに成功した。(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 ,  電磁場解析 ,  改良 ,  三次元 ,  性能評価 ,  比率 ,  分割法 ,  実験 ,  *マルチスレッド ,  *並列処理 ,  高速化 ,  数値実験
準シソーラス用語： *FDTD法 ,  性能改善 ,  キャッシュヒット率 ,  タイリング手法

分類 (3件)： 数値計算  (JE02000J) ,  記憶方式  (JC02040V) ,  ディジタル計算機方式一般  (JC02010O)

引用文献 (12件)：

• [1] Yee, K.S.: Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell's equations in isotropic media, IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol.AP-14,pp.302-307 (Aug. 1966).
• [2] Wolf, M.: More iteration space tiling, Proc. Supercom-putinq '89, pp.655-664 (1989).
• [3] 南 武志,高橋康人,岩下武史,中島 浩: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,情報処理学会論文誌コンピューティングシステム,Vo1-4,No.2, pp.70-83(2011).
• [4] 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).
• [5] Nakashima, H.: T2K Open Supercomputer: Inter Uni-versity and Inter-Disciplinary: Collaboration on the New Generation Supercomputer, Proc. Intl. Conf. Informat-ics Education and Research for Knowledge-Circulating Society, pp.137-142 (2008).

タイトルに関連する用語 (5件)： 計算 ,  3次元 ,  FDTD法 ,  時空間 ,  タイリング