基于GPU的電磁散射問題積分方程方法并行數(shù)值求解.pdf

1、電大目標(biāo)電磁散射分析是計(jì)算電磁學(xué)中的一個(gè)重要方向，其主要特征是未知量數(shù)目大，計(jì)算時(shí)間長，硬件資源要求高。為了快速求解目標(biāo)散射特性，通常在大規(guī)模計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)，多核CPU的高性能服務(wù)器平臺(tái)上應(yīng)用MPI，OPENMP編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)并行快速求解。近幾年里，一種單機(jī)平臺(tái)上的并行計(jì)算技術(shù)——基于圖形處理單元GPU的CUDA編程模型問世推廣并被成功應(yīng)用，本文采用基于GPU的CUDA編程模型在單機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了電磁散射問題積分方程方法求解的并行計(jì)算。

2、r>　　 本文為繼承性工作，具體內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)在GPU平臺(tái)上并行處理基于積分方程方法的矩量法和多層快速多極子方法。已完成矩量法在GPU平臺(tái)上140倍左右的加速比，多層快速多極子方法在GPU平臺(tái)上7倍左右的加速比。不足之處是在當(dāng)前平臺(tái)上矩量法能計(jì)算的未知量數(shù)目只有不到一萬，多層快速多極子方法的加速比很低。在此背景下，在仔細(xì)閱讀程序，充分理解程序，測試各部分代碼運(yùn)行效率之后，針對上述不足之處提出了改進(jìn)方案：對于矩量法，由原來阻抗矩陣等數(shù)據(jù)全部

3、存放在顯存中改為存放在主機(jī)內(nèi)存中，然后把計(jì)算時(shí)需要的數(shù)據(jù)分批依次讀入顯存，在小型工作站上實(shí)現(xiàn)了可計(jì)算的未知量明顯提高，但加速比略有下降；對于多層快速多極子方法，在多極聚合步驟中，由原來各個(gè)線程從顯存讀取所需數(shù)據(jù)改為從共享內(nèi)存讀取所需數(shù)據(jù)，減少了線程直接從顯存讀取數(shù)據(jù)的次數(shù)，且提高了線程讀取數(shù)據(jù)的速度，代價(jià)是在共享內(nèi)存中有一定比例的冗余數(shù)據(jù)，在多極配置步驟中，由原來的角譜點(diǎn)串行展開改為把角譜點(diǎn)分組使得每組內(nèi)的角譜點(diǎn)的展開譜不重疊，然后每一