Реализация разностного решения уравнений Максвелла на графическом процессоре методом пирамид
Малышева С.А., Головашкин Д.Л.

 

Институт систем обработки изображений РАН, Самара, Россия,
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва
(национальный исследовательский университет) (СГАУ), Самара, Россия

Аннотация:
Работа посвящена развитию метода пирамид в приложении к решению системы уравнений Максвелла во временной области посредством конечных разностей (FDTD) и его реализации на графическом процессоре. Применение этого метода позволяет снизить влияние ограниченного объема памяти графического вычислительного устройства на длительность расчётов, существенное для FDTD.

Ключевые слова :
FDTD, уравнения Максвелла, метод пирамид, GPU, CUDA.

Цитирование:
Малышева, С.А. Реализация разностного решения уравнений Максвелла на графических процессорах методом пирамид / С.А. Малышева, Д.Л. Головашкин // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 2. – С. 179-187. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-2- 179-187.

Литература:

  1. Taflove A. Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method / A. Taflove, S. Hagness. – 3th ed. – Boston: Arthech House Publishers, 2005. – 1006 p.
  2. Котляр, В.В. Фотонные струи, сформированные квадратными микроступеньками / В.В. Котляр, С.С. Стафе­ев, А.Ю. Фельдман // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 1. – С. 72-80.
  3. Тиранов, А.Д. Коллективное спонтанное излучение в волноводе с близким к нулю показателем преломления / А.Д. Тиранов, А.А. Калачёв // Известия РАН, серия физическая. – 2014. – Т. 78, № 3. – С. 271-275.
  4. Перов, С.Ю. Теоретическая и экспериментальная дозиметрия в оценке биологического действия электромагнитных полей носимых радиостанций. Сообщение 1. Плоские фантомы / С.Ю. Перов, Е.В. Богачёва // Радиационная биология: Радиоэкология. – 2014. – Т. 54, № 1. – С. 57-61.
  5. Основы работы с технологией CUDA / А.В. Боресков, А.А. Харламов. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 232 с.
  6. OpenCL – The open standard for parallel programming of heterogeneous systems / URL: http://www.khronos.org/opencl/.
  7. B-CALM – Belgium California Light Machine [Электронный ресурс]. – URL: http://b-calm.sourceforge.net/.
  8. FDTD solver [Электронный ресурс]. – URL: http://www.acceleware.com/fdtd-solvers.
  9. Lamport, L. The parallel execution of DO loops / L. Lamport // Communications of the ACM. – 1974. – Vol. 17(2). – P. 83-93.
  10. Вальковский, В.А. Параллельное выполнение циклов. Метод пирамид / В.А. Вальковский // Кибернетика. – 1983. – № 5. – С. 51-55.
  11. Головашкин, Д.Л. Решение сеточных уравнений на графических вычислительных устройствах. Метод пирамид [Электронный ресурс] / Д.Л. Головашкин, А.В. Кочуров // Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика (Новосибирск, Россия, 30 мая – 4 июня 2011 г.). – Новосибирск: ИВТ СО РАН, 2011. – URL: http://conf.nsc.ru/files/conferences/niknik-90/fulltext/37858/46076/kochurov_final.pdf.
  12. 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. – Р. 302-307.
  13. Климов, В.В. Наноплазмоника / В.В. Климов. – М.: Физматлит, 2009. – 480 с.
  14. Taflove, A. Numerical solution of steady-state electromagnetic scattering problems using the time-dependent Maxwells’s equation’s / A. Taflove, M. Brodwin // IEEE Transactions of Microwave Theory and Techniques. – 1975. – Vol. mtt-23, Issue 8. – P. 623-630.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20