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J-GLOBAL ID：201802220890758565   整理番号：18A1186187

レジスタ最適化を用いたCUDAによる格子ボルツマン法の高速化手法

High-speed Method of Lattice Boltzmann Method on the CUDA Using Registers Optimization

著者 (3件)： 富永浩文 (千葉工大 大学院情報科学研究科) ,  中村あすか (千葉工大) ,  前川仁孝 (千葉工大 情報科学)
資料名： 情報処理学会論文誌トランザクション プログラミング(Web)  (情報処理学会論文誌 プログラミング(Web))
巻： 11  号： 2  ページ： 1-8 (WEB ONLY)  発行年： 2018年06月26日 
JST資料番号： U0474A  ISSN： 1882-7802  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 短報  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 本論文では,CUDA(Compute Unifide Device Architecture)を用いた格子ボルツマン法(LBM:Lattice Boltzmann Method)を高速化するために,メモリアクセス遅延を削減する手法を提案する。格子ボルツマン法は,解析領域を格子に分割し離散化されたボルツマン方程式を解く手法である。ボルツマン方程式の計算は,周囲の格子点の情報を参照するため,メモリアクセスコストが高いメモリバウンドな計算である。このため,LBMのメモリアクセスコストを削減する手法の1つとしてテンポラルブロッキングが用いられている。CUDAによるテンポラルブロッキングを用いた格子ボルツマン法は,ブロックに分割した領域をスレッドブロックに割り当て時間発展方程式を計算する。本計算は,メモリアクセスのコストを抑えるが,シェアードメモリにデータを格納することで,シェアードメモリに対する同期処理やレイテンシによるアクセスコストが処理の大部分を占める。そこで,本論文では,メモリアクセスコストが低いレジスタを用いてテンポラルブロッキングを行うことで処理を高速化する手法を提案する。提案手法は,テンポラルブロッキングにおける複数時間ステップの計算をレジスタ上に保持して行うことで処理を高速化する。(著者抄録)

シソーラス用語： *プログラミング環境 ,  C言語 ,  コンピュータグラフィックス ,  *最適化 ,  流動解析 ,  接続 ,  Boltzmann方程式 ,  *ブロッキング
準シソーラス用語： *CUDA ,  *テンポラルブロッキング ,  メモリアクセス ,  *レジスタ最適化 ,  格子Boltzmann法

分類 (1件)： 計算機システム開発  (JD02010R)

引用文献 (18件)：

• 福井貴也,越村俊一,松山昌史:格子ボルツマン法による津波氾濫流の 2D-3Dハイブリッド・シミュレーション, 土木学会論文集 B2(海岸工学),Vol.66, No.1, pp.61-65 (2010).
• Mawson, M. and Revell, A.J.: Memory transfer optimization for a lattice Boltzmann solver on Kepler architecture nVidia GPUs, CoRR, Vol.abs/1309.1983 (2013).
• Bailey, P., Myre, J., Walsh, S.D.C., Lilja, D.J. and Saar, M.O.: Accelerating Lattice Boltzmann Fluid Flow Simulations Using Graphics Processors, 2009 International Conference on Parallel Processing, pp.550-557 (2009).
• Calore, E., Marchi, D., Schifano, S.F. and Tripiccione, R.: Optimizing communications in multi-GPU Lattice Boltzmann simulations, 2015 International Conference on High Performance Computing Simulation (HPCS), pp.55-62 (2015).
• Jin, G., Lin, J. and Endo, T.: Efficient utilization of memory hierarchy to enable the computation on bigger domains for stencil computation in CPU-GPU based systems, 2014 International Conference on High Performance Computing and Applications (ICHPCA), pp.1-6 (2014).

タイトルに関連する用語 (6件)： レジスタ ,  最適化 ,  CUDA ,  格子ボルツマン法 ,  高速化 ,  手法