The solution of large-scale electromagnetic problems with MLFMA on single-GPU systems

Bilgisayar teknolojisindeki gelişmeler, yüksek performanslı işlem gücüne sahip birçok yeni donanım altyapısını beraberinde getiriyor. Son yıllarda grafik işlem birimi (GİB), yüksek güçteki paralel işlem kapasitesi ve yeni programlama sistemlerine uyumlu kolay kodlama yapısı nedeniyle hesaplamalı mühendislik alanlarında kullanılan popüler seçeneklerden biri olmuştur. Büyük ölçekli elektromanyetik (EM) saçılma problemlerinin geleneksel yöntemlerle tam dalga çözümü, çok yoğun hesaplama işlemlerine sahiptir ve bu nedenle, özellikle pratik ve endüstriyel uygulamalar için ek donanım hızlandırmaları vazgeçilmez bir talep haline gelir. Bu bağlamda, çok seviyeli hızlı çokkutup yöntemi (ÇSHÇY) gibi tam dalga elektromanyetik çözücülerin GİB uygulaması, son on yılda literatürde bir yönelim göstermiştir. Bununla birlikte, tam dalga çözücülerle büyük ölçekli EM saçılım problemlerini GİB'lerde uygulamanın birçok kısıtlama ve zorluğu vardır. Sınırlı rasgele erişimli bellek (REB) kapasiteleri ve veri iletim gecikmeleri başlıca kısıtlamalardır. Bu çalışmada, ÇSHÇY ile tek GİB'li sistemlerde elektriksel olarak büyük boyutlu problemleri çözebilmek ve farklı uygulama yaklaşımlarını dikkate alarak makul hızlanmalar elde edebilmek için GİB'lerin REB kısıtlamasını aşmak için bir matris bölümleme şeması öneriyoruz. Bu amaçla, ÇSHÇY 'nin her aşamasının uyumluluğunu kontrol etmek için GİB'in Tek Komutlu-Çoklu Veri (TKÇV) yapısı dikkate alınır. Ayrıca, veri aktarımının ve cihaz gecikmesinin genel etkisini en aza indirmek için farklı ÇSHÇY operatörleri GİB ölçeğinde hassas olarak ayarlanmıştır. Ön analizler, REB kısıtlamasının ortadan kaldırılmasının yanı sıra, ÇSHÇY 'nin farklı bölümleri için önemli zaman verimlerinin elde edilebileceğini göstermektedir. Sayısal sonuçlar, GİB kısıtlamaları için önerilen çözümümüzün genel verimliliğini gösterir ve ayrıca elektriksel olarak büyük kanonik geometrileri ve bir uçak ve bir füze geometrisi gibi gerçek hayat hedeflerini içeren büyük ölçekli EM problemlerinin çözümü için beklenen hızlanmaları doğrular.