Блочные алгоритмы решения сеточных уравнений Zheng/Chen/Zhang

Блочные алгоритмы решения сеточных уравнений Zheng/Chen/Zhang

Автор: Головашкин Димитрий Львович, Морунов Никита Дмитриевич, Яблокова Людмила Вениаминовна

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Численные методы и анализ данных

Статья в выпуске: 3 т.45, 2021 года.

Бесплатный доступ

Работа посвящена синтезу блочных алгоритмов FDTD-метода для расчетов по неявной разностной схеме Zheng/Chen/Zhang. Существенное внимание уделяется экспериментальному исследованию построенных алгоритмов, выявлению особенностей организации блочных вычислений по неявным сеточным уравнениям. Эффективность предложенных подходов подтверждена шестикратным ускорением вычислений.

Fdtd-метод, блочные алгоритмы, tiling, ускорение вычислений

Короткий адрес: https://sciup.org/140257405

IDR: 140257405   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-837

Список литературы Блочные алгоритмы решения сеточных уравнений Zheng/Chen/Zhang

  • Taflove, A. Computational electrodynamics: The finite-difference time-domain method / A. Taflove, S. Hagness. -Boston: Arthech House Publishers, 2005. - 1006 p.
  • Taflove, A. Advances in FDTD computational electrodynamics: Photonics and nanotechnology / A. Taflove, A. Oskooi, S.G. Johnson. - Boston: Arthech House Publishers, 2013. - 623 p.
  • Yee, K.S. Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell's equations in isotropic media / K.S. Yee // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 1966. - Vol. AP-14. - P. 302-307. - DOI: 10.1109/TAP.1966.1138693.
  • Namiki, T. A new FDTD algorithm based on alternating-direction implicit method / T. Namiki // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 1999. - Vol. 47. -P. 2003-2007.
  • Xie, G. A unified 3-D ADI-FDTD algorithm with one-step leapfrog approach for modeling frequency-dependent dispersive media / G. Xie, Z. Huang, M. Fang, X. Wu // International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields. - 2019. - Vol. 33, Issue 2. -P. 184940-184949. - DOI: 10.1002/jnm.266610.
  • Wanjun, S. Analysis of electromagnetic wave propagation and scattering characteristics of plasma shealth via high order ADE-ADI FDTD / S. Wanjun, Z. Hou // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. - 2016. - Vol. 30, Issue 10. -P. 1321-1333. - DOI: 10.1080/09205071.2016.1198727.
  • Yao, Z. 3D ADI-FDTD modeling of platform reduction with thin film ferromagnetic material / Z. Yao, Y.E. Wang // 2016 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation (APSURSI). - 2016. - P. 2019-2020. - DOI: 10.1109/APS.2016.7696716.
  • Jordan, H. Experience with ADI-FDTD techniques on the Cray MTA supercomputer / H. Jordan, S. Bokhari, S. Staker, J. Sauer, M. ElHelbawy, M. Piket-May // Proceedings of SPIE. - 2001. - Vol. 4528. - P. 68-76. - DOI: 10.1117/12.434878.
  • Liu, S. A multi-GPU accelerated parallel domain decomposition one-step leapfrog ADI-FDTD / S. Liu, B. Zou, L. Zhang, S. Ren // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. - 2020. - Vol. 19, Issue 5. - P. 816-820. -DOI: 10.1109/LAWP.2020.2981123.
  • Orozco, D. Mapping the FDTD application to many-core chip architectures / D. Orozco, G. Guang // International Conference on Parallel Processing (ICPP '09). - 2009. -P. 309-316. - DOI: 10.1109/ICPP.2009.44.
  • Minami, T. Automatic parameter tuning of threedimensional tiled FDTD kernel / T. Minami, M. Hibino, T. Hiraishi, T. Iwashita, H. Nakashima // High Performance Computing for Computational Science VECPAR 2014. - 2014. - P. 284-297. - DOI: 10.1007/978-3-319-17353-5_24.
  • Golub, G.H Matrix computations / G.H. Golub, C.F. Van Loan. - Baltomore, London: Johns Hopkins University Press, 1996. - 694 p.
  • Zhen, F. Toward the development of a three-dimensional unconditionally stable finite-difference time-domain method / F. Zhen, Z. Chen, J. Zhang // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2000. - Vol. 48, Issue 9. - P. 1550-1558.
  • Ортега, Дж. Введение в параллельные и векторные методы решения линейных систем / Дж. Ортега; пер. с англ. - М.: Мир, 1991. - 368 с.
  • Zhou, X. Tiling optimizations for stencil computations / X. Zhou [Electronical Resource]. - 2013. - URL: https://www.ideals.illinois.edu/bitstream/handle/2142/44340 /Xing_Zhou.pdf (request date 15.11.2020).
  • Самарский, А. А. Теория разностных схем / А.А. Самарский. - М.: Наука, 1977. - 657 с.
  • Самарский, А. А. Вычислительная теплопередача / А.А. Самарский, П.Н. Вабищевич. - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 784 с.
  • Деммель, Дж. Вычислительная линейная алгебра / Дж. Деммель; пер. с англ. - М.: Мир, 2001. - 435 с.
  • Яблокова, Л.В. Блочные алгоритмы совместного разностного решения уравнений Даламбера и Максвелла / Л.В. Яблокова, Д.Л. Головашкин // Компьютерная оптика. - 2018. - Т. 42, № 2. - С. 320-327. - DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-320-327.
  • Wolfe, M. Loops skewing: The wavefront method revisited / M. Wolfe // International Journal of Parallel Programming. - 1986. - Vol. 15, Issue 4. - P. 279-293. - DOI: 10.1007/BF01407876.
  • Закиров, А.В. Алгоритм DiamondTorre и высокопроизводительная реализация FDTD метода для суперкомпьютеров с графическими ускорителями / А.В. Закиров, В.Д. Левченко, А.Ю. Перепёлкина, Я. Земпо // Труды международной конференции Суперкомпьютерные дни в России. - 2016. - С. 80-94.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp