An OpenMP-CUDA Implementation of Multilevel Fast Multipole Algorithm for Electromagnetic Simulation on Multi-GPU Computing Systems

库达 计算机科学 多极展开 水准点(测量) 并行计算 计算科学 加速 算法 物理 量子力学 大地测量学 地理
作者
Jian Guan,Su Yan,Jian‐Ming Jin
出处
期刊:IEEE Transactions on Antennas and Propagation [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:61 (7): 3607-3616 被引量:72
标识
DOI:10.1109/tap.2013.2258882
摘要

A multi-GPU implementation of the multilevel fast multipole algorithm (MLFMA) based on the hybrid OpenMPCUDA parallel programming model (OpenMP-CUDA-MLFMA) is presented for computing electromagnetic scattering of a three-dimensional conducting object. The proposed hierarchical parallelization strategy ensures a high computational throughput for the GPU calculation. The resulting OpenMP-based multi-GPU implementation is capable of solving real-life problems with over one million unknowns with a remarkable speed-up. The radar cross sections of a few benchmark objects are calculated to demonstrate the accuracy of the solution. The results are compared with those from the CPU-based MLFMA and measurements. The capability and efficiency of the presented method are analyzed through the examples of a sphere, an aerocraft, and a missile-like object. Compared with the 8-threaded CPU-based MLFMA, the OpenMP-CUDA-MLFMA method can achieve from 5 to 20 total speed-up ratios.

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