基于圖形處理單元的時頻域矩量法并行研究.pdf

1、創(chuàng)新性聲明本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果；也不包含為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。申請學(xué)位論文與資料若有不實之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。本人簽名：關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解西安電

2、子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬西安電子科技大學(xué)。本人保證畢業(yè)離校后，發(fā)表論文或使用論文工作成果時署名單位仍然為西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許查閱和借閱論文；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。(保密的論文在解密后遵守此規(guī)定)本人簽名：拋本人簽名：遜l區(qū)墮幻導(dǎo)師簽名：鎏煎日期趁：』：孑日期21f圭：!：星摘要傳統(tǒng)的

3、頻域矩量法因其精度高、所用格林函數(shù)直接滿足輻射條件的優(yōu)點在電磁散射和輻射問題的分析中得到了廣泛的應(yīng)用，而時域矩量法在分析瞬態(tài)電磁散射和輻射問題時擁有很大優(yōu)勢。然而它們都面臨著計算復(fù)雜度高的缺點，因而用于分析電大尺寸目標的電磁散射和輻射問題時遇到了瓶頸。為了解決這個困難，計算電磁學(xué)領(lǐng)域的前輩們采用了兩種途徑：快速算法和并行計算。利用快速算法減少內(nèi)存需求量和計算量，而利用并行計算縮減計算時間和提高計算效率?；谏鲜隼碛桑疚睦媒鼛啄陙硭?/p>

4、出的一種新的并行計算技術(shù)一圖形處理單元(GPU)并行技術(shù)去加速時頻域矩量法的計算。在深入學(xué)習(xí)了NVIDIAGPU的硬件架構(gòu)和計算統(tǒng)一設(shè)備架構(gòu)(CUDA)編程模型的基礎(chǔ)上，專門討論了CUDA中流的使用方式，利用流隱藏主機端與設(shè)備端通信的延遲。以分析金屬目標頻域電磁散射為例，將GPU應(yīng)用在頻域矩量法的兩個主要耗時階段一阻抗矩陣填充和廣義最小余量法(GMRES)迭代求解矩陣方程中，詳細闡述了用GPU加速阻抗矩陣填充和矩陣方程求解的一般方式和基

5、于流的異步方式。一般方式需要將整個阻抗矩陣傳輸?shù)紾PU的顯存上，而基于流的異步方式實現(xiàn)了阻抗矩陣的分塊填充及矩陣和矢量的分塊相乘操作，從而解決了由于有限的顯存容量而限制求解問題規(guī)模的瓶頸。通過多個數(shù)值算例驗證了程序的準確性和高效性，并進一步研究了流的數(shù)目對程序加速性能的影響。在頻域矩量法的基礎(chǔ)上，進一步研究了基于GPU的時域矩量法并行，詳細推導(dǎo)了時間步進算法求解時域電場積分方程的過程。分析這個過程發(fā)現(xiàn)，時間步進算法的主要耗時階段存在于隨