2005 Fiscal Year Annual Research Report

超高エネルギー粒子加速器の自己無撞着航跡場解析のためのコンピュータシステムの開発

Research Project

Project/Area Number	17540225
Research Institution	Muroran Institute of Technology
Principal Investigator	川口秀樹室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (90234046)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	榎戸武揚北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10001992)
Keywords	粒子加速器 / 航跡場 / ハイパフォーマンスコンピューティング / コヒーレントシンクロトロン放射 / 時間領域境界要素法 / Lienard-Weichert場 / 専用計算機 / FPGA / PLD
Research Abstract	高エネルギー粒子加速器などに現れる放射する超相対論的電子の動力学の解明を目的として,本研究計画では,Lienard-Wiechert場の境界値問題として自然な形で上記の現象を取扱うことのできる時間領域境界要素法に着目し,同手法に基づく自己無撞着航跡場解析コードを開発する.とりわけ,同手法における深刻である計算時間および所要メモリの問題を克服すべく,スキームをハードウェア化した専用のコンピュータシステムの開発に関する研究を行う. 本研究計画は,大別して, ・既存の時間領域境界要素法による航跡場解析コードを改良し自己無撞着航跡場解析コードを開発・FPGAによる時間領域境界要素法のアクセラレータボードを開発の2項目からなり,研究計画初年度の今年度はこれらの研究項目の内訳としてそれぞれ下記を実施した. (1)自己無撞着航跡場解析コードの開発 a.自己無撞着航跡場解析コード全体の処理モジュール構成の検討 b.時間領域境界要素法解析コードのインターフェース条件の検討と改造 (2)時間領域境界要素法アクセラレータボードの開発 a.プロセッサの方式検討および詳細設計 b.VHDL回路記述,論理回路シミュレーションまた,上記の研究計画に関連し必要な備品として,とりわけアクセラレータ開発のためFPGA回路設計ソフト,および,プリント回路設計ソフトを導入した. さらに,自己無撞着航跡場の高速処理方法の検討に際し,本研究課題の世界的な研究拠点の一つであるドイツ・ダルムシュタット工科大学・Weiland教授の研究グループから,Felix Wolfheimer研究員を招聘し,その具体的方法等について意見を伺うとともに,研究討論を行った.