アンテナ設計のためのFDTD法による電磁界シミュレーションのGPUへの実装

摘要

本稿は，アンテナ設計のための，3次元FDTD法による電磁界シミュレーションのGPUを用いた高速化について述べる．境界条件としてBerengerによって提案されたsplit PMLを用いた3D-FDTD法は，ステンシル演算の一種でありGPUでの高速化に適していると考えられる．計算領域をブロック化する際にはGPUの構造を考慮したいくつかのブロック化サイズが考えられるが，複数のサイズで評価を行い最適なサイズを明らかにする．さらに，わずかなメモリ使用量の増加と引換に約12％の性能向上が見られるカーネルの統合について述べる．GeForce GTX295を用いた評価の結果，最適なブロック化サイズの探索とカーネルの統合などの最適化により，Core i7920上のシンプルな実装に対して約110倍の高速化が達成され，マルチコアやSIMD命令の理想的な活用を想定しても約3.45倍の高速化が期待できることが分かった．