A Study of the high-speed distributed and parallel computing with GPU cluster for scientific application

2009 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20700053
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Computer system/Network
• Research Institution: Shohoku College
• Principal Investigator: TAKADA Naoki Shohoku College, 情報メディア学科, 准教授 (50290713)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Keywords: Graphics Processing Unit / General Purpose on GPU / GPUクラスタ / FDTD法 / 計算機合成ホログラム / High-Performance Computing / 分散並列計算 / 計算機システム

Research Abstract

A GPU cluster composed of many PC with several graphics boards equipped with a GPU. The high-speed computation using GPU cluster for scientific application, electromagnetic simulation and computer-generated hologram (CGH), was studied. Holography is called as an ultimate three-dimensional television. The result of this study was invited to make presentations in several international conferences. The paper about CGH was published in Optics Express, and was at the top of the download ranking in the journal for two months in a row.

Research Products

• [Journal Article] Fast calculation of computer-generated-hologram on AMD HD5000 series GPU and OpenCL (2010)
  • Author(s): Tomoyoshi Simobaba, Tomoyoshi. Ito, Nobuyuki Masuda, Yasuyuki. Ichihashi, Naoki Takada
  • Journal Title: Optics Express Vol.18 Pages: 5-9960
• [Journal Article] Simplified Electroholographic Color Reconstruction System Using Graphics Processing Unit and Liquid Crystal Display Projector (2009)
  • Author(s): Atsushi. Shiraki, Naoki Takada, Masashi Niwa, Y. Ichihashi, T. Shimobaba, N. Masuda, Tomoyoshi Ito
  • Journal Title: Optics Express Vol.17 Pages: 16038-16045
• [Journal Article] A GPU Implementation of the 2-D Finite-Differenc e Time-Domain Code using High Level Sha der Language (2008)
  • Author(s): Naoki Takada, Nobuyuki Masuda, Takashi Tanaka, Yukio Abe, Tomoyoshi Ito
  • Journal Title: Applied Computational Elec tromagnetics Society Journal VOL.23,No.4 Pages: 309-316
• [Journal Article] 統合型シェ-ダを搭載したGPUによる2次元FDTD法差分計算の高速化
  • Author(s): 高田直樹, 滝沢努, 宮兆〓, 増田信之, 伊藤智義, 下馬場朋禄
  • Journal Title: 電子情報通信学会誌 Vol.J91-D,No.10 Pages: 2562-2564
• [Journal Article] gpuを用いた2次元定常熱伝導方程式の数値計算高速化
  • Author(s): 高田直樹, 滝沢努, 増田信之, 伊藤智義
  • Journal Title: 第7回情報科学技術フォーラム講演論文集 第1分冊 Pages: 23-24
• [Presentation] The Performance Evaluation of CUDA Implementation for Fast FDTD Computation Using a Single GPU (2010)
  • Author(s): Naoki Takada, Tomoyoshi Shimobaba, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • Organizer: The 26th International Review of Progress in Applied Computational Electromagnetics
  • Place of Presentation: Tampere Hall(フィンランドタンペレ市)(Invited)
  • Year and Date: 2010-04-27
• [Presentation] シングルGPUによるFDTD法の計算高速化に関する検討 (2010)
  • Author(s): 高田直樹, 下馬場朋禄, 増田信之, 伊藤智義
  • Organizer: 電子情報通信学会2010年総合大会
  • Place of Presentation: 東北大学(宮城県)
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] GPUクラスタと波面記録法によるフレネル計算機合成ホログラムの高速生成とスケーラビリティの評価 (2009)
  • Author(s): 下馬場朋禄, 三瓶卓方, 市橋保之, 高田直樹, 白木厚司, 中山弘敬, 杉江崇繁, 増田信之, 伊藤智義
  • Organizer: ホログラフィックディスプレイ研究会会報
  • Place of Presentation: 日本大学(千葉県)
  • Year and Date: 2009-09-04
• [Presentation] GPUによる共有メモリを効率的に用いたFDTD法差分計算の高速化 (2009)
  • Author(s): 高田直樹, 下馬場朋禄, 増田信之, 伊藤智義
  • Organizer: 第8回情報科学技術フォーラム
  • Place of Presentation: 東北工業大学(宮城県)
  • Year and Date: 2009-09-02
• [Presentation] 波面記録面を導入した計算機合成ホログラムのGPUによる高速化 (2009)
  • Author(s): 下馬場朋禄, 市橋保之, 高田直樹, 白木厚司, 杉江崇繁, 増田信之, 伊藤智義
  • Organizer: 2009年映像情報メディア学会年次大会
  • Place of Presentation: 工学院大学(東京都)
  • Year and Date: 2009-08-27
• [Presentation] GPUクラスタを用いた1800万画素電子ホログラフィシステム (2009)
  • Author(s): 三瓶卓方, 下馬場朋禄, 市橋保之, 白木厚司, 中山弘敬, 杉江崇繁, 高田直樹, 増田信之, 伊藤智義
  • Organizer: 3次元画像コンファレンス
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2009-07-10
• [Presentation] High-Speed FDTD Simulation Algorithm for GPU with Compute Unified Device Architecture (2009)
  • Author(s): Naoki Takada, Tomoyoshi Shimobaba, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • Organizer: 2009 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC/URSI National Radio Science Meeting
  • Place of Presentation: Embassy Suites Convention Center(アメリカ合衆国サウスカロライナ州)(Invited)
  • Year and Date: 2009-06-01
• [Presentation] gpuによる計算機合成ホログラムの高速化 (2009)
  • Author(s): 丹羽雅史, 岡田直久, 荒井大輔, 増田信之, 伊藤智義, 白木厚司, 高田直樹, 下馬場朋禄
  • Place of Presentation: 山形大学工学部(山形県)
  • Year and Date: 2009-03-09
• [Presentation] GPUクラスタを用いた回折計算の高速並列計算システム (2009)
  • Author(s): 佐々木昇平, 下馬場朋禄, 市橋保之, 白木厚司, 中山弘敬, 杉江崇繁, 高田直樹, 増田信之, 伊藤智義
  • Place of Presentation: 山形大学工学部(山形県)
  • Year and Date: 2009-03-09
• [Presentation] A real-time color electroholographic display system using the space-division method and the GPU cluster (2008)
  • Author(s): Tomoyoshi Shimobaba, Tsubasa Nakajima, Atsushi Urayama, Takuho Sanbei, Yasuyuki Ichihashi, Yukio Abe, Hirotaka Nakayama, Nobuyuki Masuda, Atsushi Shiraki, Naoki Takada, Tomoyoshi Ito
  • Organizer: The 15th International Display Workshop
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ(新潟県)
  • Year and Date: 2008-12-14
• [Presentation] Fast calculation system for diffraction integrals using a GPU cluster and the GWO library (2008)
  • Author(s): Syohei Sasaki, Tomoyoshi Shimobaba, Yukio Abe, Atsushi Shiraki, Yasuyuki Ichihashi, Hirotaka Nakayama, Nobuyuki Masuda, Takashige Sugie, Naoki Takada, Tomoyoshi Ito
  • Organizer: 2008 Tohoku- Section Joint Convention of Institutes of Electrical and Information Engineers
  • Place of Presentation: 日本大学工学部(福島県)
  • Year and Date: 2008-08-21
• [Presentation] gpuを用いた波動光学計算用ライブラリgwoライブラリの開発とその応用 (2008)
  • Author(s): 下馬場朋禄, 三浦潤也, 佐藤芳邦, 阿部幸男, 白木厚司, 市橋保之, 中山弘敬, 増田信之, 杉江崇繁, 高田直樹, 伊藤智義
  • Organizer: 3次元画像コンファレンス
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2008-07-11