Блочные алгоритмы совместного разностного решения уравнений Даламбера и Максвелла

Автор: Яблокова Людмила Вениаминовна, Головашкин Димитрий Львович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Численные методы и анализ данных

Статья в выпуске: 2 т.42, 2018 года.

Бесплатный доступ

Работа посвящена синтезу блочных алгоритмов FDTD-метода, в частности совместного разностного решения уравнений Даламбера и Максвелла. Учёт иерархической структуры памяти ЭВМ позволил до 6 раз сократить длительность вычислений по методу в сравнении с его известными программными реализациями.

Fdtd-метод, блочные алгоритмы, ускорение вычислений

Короткий адрес: https://sciup.org/140228733

IDR: 140228733 | DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-320-327

Список литературы Блочные алгоритмы совместного разностного решения уравнений Даламбера и Максвелла

Воеводин, В.В. Математические модели и методы в параллельных процессах/В.В. Воеводин. -М.: Наука, 1986. -296 c.
Shen, J.P. Modern processor design: Fundamentals of superscalar processors/J.P. Shen, M.H. Lipasti. -2nd ed. -Long Grove, Illinois: Waveland Press, Inc, 2013. -642 p. -ISBN: 978-1-4786-0783-0.
Cron, G. Equivalent circuit of the field equations of Maxwell/G. Cron//Proceedings of the IRE. -1944. -Vol. 32, Issue 5. -P. 289-299. - DOI: 10.1109/JRPROC.1944.231021
Yu, W. Parallel finite-difference time-domain method/W. Yu, R. Mittra, T. Su, Y. Liu, X. Yang. -Boston: Artech House, 2006. -272 p. -ISBN: 978-1-59693-085-8.
Jordan, H.F. Experience with FDTD techniques on the Cray MTA supercomputer/H.F. Jordan, S. Bokhari, S. Staker, J.R. Sauer, M.A. ElHelbawy, M.J. Piket-May//Proceedings of the SPIE. -2001. -Vol. 4528. -P. 68-76. - DOI: 10.1117/12.434878
Inman, M.J. Optimization and parameter exploration using GPU based FDTD solvers/M.J. Inman, A.Z. Elsherbeni//IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. -2008. -P. 149-152. - DOI: 10.1109/MWSYM.2008.4633125
Waidyasooriya, H.M. FPGA-based deep-pipelined architecture for FDTD acceleration using OpenCL/H.M. Waidyasooriya, M. Hariyama//IEEE/ACIS 15th International Conference on Computer and Information Science (ICIS). -2016. -P. 109-114. - DOI: 10.1109/ICIS.2016.7550742
Golub, G.H. Matrix computations/G.H. Golub, Ch.F. Van Loan. -3rd ed. -Baltimore, London: Johns Hopkins University Press, 1996. -694 p. -ISBN: 0-8018-5414-8.
Деммель, Дж. Вычислительная линейная алгебра. Теория и приложения/Дж. Деммель. -М.: Мир, 2001. -435с. -ISBN: 5-03-003402-1.
Wolfe, M. More iteration space tiling/M. Wolfe//Proceedings of the ACM/IEEE Conference on Supercomputing (Supercomputing '89). -1989. -P. 655-664. - DOI: 10.1145/76263.76337
Perepelkina, A.Yu. DiamondTorre algorithm for high-performance wave modeling/A.Yu. Perepelkina, V.D. Levchenko//Keldysh Institute Preprints. -2015. -No. 18. -20 p.
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
Головашкин, Д.Л. Совместное разностное решение уравнений Даламбера и Максвелла. Одномерный случай/Д.Л. Головашкин, Л.В. Яблокова//Компьютерная оптика. -2012. -Т. 36, № 4. -C. 527-533.
Булдыгин, Е.Ю. Совместное разностное решение уравнений Даламбера и Максвелла. Двумерный случай/Е.Ю. Булдыгин, Д.Л. Головашкин, Л.В. Яблокова//Компьютерная оптика. -2014. -Т. 38, № 1. -С. 20-27.
Марков, А.А. Теория алгоритмов/А.А. Марков. -М., Л.: Издательство Академии Наук СССР, 1954. -377 с.
Golovashkin, D.L. Use of the finite-difference method for solving the problem of H-wave diffraction by two-dimensional dielectric gratings/D.L. Golovashkin, N.L. Kazansky, V.N. Safina//Optical Memory and Neural Networks. -2004. -Vol. 13, No. 1. -P. 55-62.
Козлова, Е.С. Моделирование предвестников Зоммерфельда и Бриллюэна в среде с частотной дисперсией на основе разностного решения волнового уравнения/Е.С. Козлова, В.В. Котляр//Компьютерная оптика. -2013. -Т. 37, № 2. -С. 146-154.
Elsherbeni, A.Z. The ﬁnite-difference time-domain method for electromagnetics with MATLAB simulations/A.Z. Elsherbeni, V. Demir. -Ralrigh, NC: SciTech Publishing, Inc., 2009. -426 p. -ISBN: 978-1-891121-71-5.
Taflove, A. Computational electrodynamics: The finite-difference time-domain method/A. Taflove, S. Hagness. -3th ed. -Boston: Arthech House Publishers, 2005. -1006 p. -ISBN: 978-1-58053-832-9.
Oskooi, A.F. MEEP: A flexible free-software package for electromagnetic simulations by the FDTD method/A.F. Oskooi, D. Roundyb, M. Ibanescua, P. Bermel, J.D. Joannopoulos, S.G. Johnson//Computer Physics Communications. -2010. -Vol. 181, Issue 3. -P. 687-702. - DOI: 10.1016/j.cpc.2009.11.008
Плохотников, К.Э. Вычислительные методы. Теория и практика в среде MATLAB: курс лекций/К.Э. Плохотников. -2-е изд. -М.: МГУ, 2015. -496 с. -ISBN 978-5-9912-0354-8.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017613903 «Совместное разностное решение уравнений Даламбера и Максвелла».
Головашкин, Д.Л. Постановка излучающего условия при моделировании работы цилиндрических дифракционных оптических элементов методом разностного решения уравнений Максвелла//Математическое моделирование. -2007. -Т. 19, № 3. -C. 3-14.
Foster, I. Designing and building parallel programs: Concepts and tools for parallel software engineering/I. Foster. -Boston, MA: Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., 1995. -430 p. -ISBN: 978-0-2015-7594-1.
Самарский, А.А. Теория разностных схем. -М.: Наука, 1977. -656 с.
Gallivan, K. Impact of hierarhical memory system on linear algebra algorithm design/K. Gallivan, W. Jalby, U. Meier, A.H. Sameh//The International Journal of Supercomputer Applications. -1988. -Vol. 2, Issue 1. -P. 12-48. - DOI: 10.1177/109434208800200103
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

Еще

Статья научная