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3次元電磁界シミュレータ【XFdtd】:電子回路から飛行機まで。高精度な解析結果をグラフィカルに表示。スクリプト制御があなたの解析を幅広くサポート。

コラム:GPUによる電磁界解析の高速化

XFdtdの特徴の1つであるGPUを用いた解析の高速化について、オリックス・レンテック株式会社様及びレノボ・ジャパン株式会社様にご協力いただき、解析速度ベンチマークを行いました。

使用ソフトウェア

開発元:米国Remcom社
ソフトウェア名:XFdtd Bio-Pro
ソフトウェアバージョン : 7.6.0.4

使用マシンスペック

使用マシン:Lenovo社製 ThinkStation P910

スペック
コラム:GPUによる電磁界解析の高速化_マシンスペック.jpg

使用GPU

使用GPUとスペック
コラム:GPUによる電磁界解析の高速化_GPUスペック.jpg

解析モデル

歩行中の人の腰に装着した携帯電話の解析を行いました。
(参考:https://www.remcom.com/examples/hip-worn-cellular-telephone-on-moving-man.html

コラム:GPUによる電磁界解析の高速化モデル1.jpg
左)人体モデルと腰に装着された携帯電話
右)人体モデルの断面

コラム:GPUによる電磁界解析の高速化結果1.jpg
左)S11の周波数変化
右)放射パターン

コラム:GPUによる電磁界解析の高速化結果2.jpg
左)正面と側面の電界強度分布
右)地面に平行な面での放射パターン

解析空間:1270 * 1135 * 2255 [ mm ]
メッシュ数:約1.07億メッシュ( 456 * 332 * 713 )
使用メモリ量:3.6GB
timestep : 3.20972e-13 [s]
総timestep数 : 32200 timesteps

解析結果

解析時間の比較(レノボ社製マシン)
コラム:GPUによる電磁界解析の高速化_解析結果.jpg

CPU8コアの解析速度を基準にすると、Tesla K40で約7.1倍、GeForce GTX1080で約8.4倍の高速化が実現されました。
一方で本ベンチマークで使用したモデルはメモリ使用量が3.6GBであるため、今回よりもメモリ使用量が多く、また、長い時間がかかる解析においてはGPUによる高速化は顕著になると考えられます。

最後に、本ベンチマークに対してご協力いただいたオリックス・レンテック様及びレノボ・ジャパン様に心より感謝申し上げます。

本ベンチマークで使用したXFdtdについての詳細は下記URLをご参照ください。
http://network.kke.co.jp/products/xfdtd/

XFdtdのGPU使用時における高速化について更に知りたい方は下記の開発元URLをご参照ください。
https://www.remcom.com/articles-and-papers/accelerating-em-simulations-with-mpi-gpu-performance-study-a.html?rq=GPU

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