マルチGPUクラスタによるリアルタイム処理及び倍精度数値計算高速化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 22700060
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計算機システム・ネットワーク
• 研究機関: 湘北短期大学
• 研究代表者: 高田 直樹 湘北短期大学, 情報メディア学科, 准教授 (50290713)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: Graphics Processing Unit / GPU / GPGPU / GPUコンピューティング / マルチGPUクラスタ / 計算機合成ホログラム / CGH / 電磁界シミュレーション / FDTD法 / マルチCPUクラスタ / General Purpose on GPU / High-Performance Computing / 分散並列計算 / 計算機システム

研究概要

コンピュータグラフィックス処理を行うGPUボードを3枚搭載したPCを4台用い, GPUクラスタシステムを構築した.本システムに究極の立体映像技術として知られている計算機合成ホログラムの計算を実装し,リアルタイム処理を実現した.また,電磁波のシミュレーションを実装した.なお,電磁波のシミュレーションでは高い精度を必要とするため,倍精度を用いた.本研究により,国際会議を依頼されており,高い評価を得た.

研究成果

• [雑誌論文] Computational wave optics library for C++: CWO++library (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Shimobaba, Jiantong Weng, Takahiro Sakurai, Naohisa Okada, Takashi Nishitsuji, Naoki Takada, Atsushi Shiraki, Nobuyuki Masuda and Tomoyoshi Ito
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 巻: Vol.183 号: 5 ページ: 1124-1138
  • DOI: 10.1016/j.cpc.2011.12.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルチLCD用マルチGPUクラスタシステムによる計算機合成ホログラムの計算高速化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹,下馬場朋禄,中山弘敬,老川稔,増田信之,伊藤智義
  • 雑誌名: 第10回情報科学技術フォーラム(FIT2011)講演論文集 ページ: 117-122
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルチLCD用マルチGPUクラスタシステムによる計算機合成ホログラムの計算高速化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 下馬場朋禄, 中山弘敬, 老川稔, 増田信之, 伊藤智義
  • 雑誌名: 第10回情報科学技術フォーラム(FIT2011)講演論文集 巻: 第1分冊 ページ: 117-122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved Performance of FDTD Computation Using a Thread Block Constructed as a Two-Dimensional Array with CUDA (2010)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takada, Tomoyoshi Shimobaba, Nobuyuki Masuda and Tomoyoshi Ito
  • 雑誌名: Applied Computational Electromagnetics Society Journal 巻: Vol.25, No.12 ページ: 1061-1069
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time color electroholography using multi graphics processing units and multihigh-definition liquid-crystal display panels (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Nakayama, Naoki Takada, Yasuyuki Ichihashi, Shin Awazu, Tomoyoshi Shimobaba Nobuyuki Masuda and Tomoyoshi Ito
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: Vol.49, Issue 31 号: 31 ページ: 5993-5996
  • DOI: 10.1364/ao.49.005993
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time color electroholography using multi graphics processing units and multi high-definition liquid-crystal display panels (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Nakayama, Naoki Takada, Yasuyuki Ichihashi, Shin Awazu, Tomoyoshi Shimobaba, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: Vol.49 ページ: 5993-5996
  • 査読あり
• [学会発表] Fast calculation of Fresnel diffraction calculation using AMD GPU and OpenCL (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishitsuji, Tomoyoshi Shimobaba, Takahiro Sakurai, Naoki Takada, Nobuyuki Masuda and Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: Korea-Japan Workshop for Information Photonics(DHIP2011)
  • 発表場所: ソウル国立大学(韓国)
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Fast calculation of Fresnel diffraction calculation using AMD GPU and OpenCL (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishitsuji, Tomoyoshi Shimobaba, Takahiro Sakurai, Naoki Takada, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: Korea-Japan Workshop for Information Photonics (DHIP2011)
  • 発表場所: ソウル国立大学(韓国)
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Fast Computation of Computer-Generated-Hologram Using Multi-GPU Cluster System (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takada, Tomoyoshi Shimobaba, Hirotaka Nakayama, Minoru Oikawa, Yasuyuki Ichihahi, Nobuyuki Masuda and Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: International Conference on 3D systems and Applications(3DSA 2011)
  • 発表場所: 韓国科学技術会館(韓国)
  • 年月日: 2011-06-22
• [学会発表] Fast Computation of Computer-Generated-Hologram Using Multi-GPU Cluster System (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takada, Tomoyoshi Shimobaba, Hirotaka Nakayama, Minoru Oikawa, Yasuyuki Ichihahi, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: International Conference on 3D systems and Applications (3DSA 2011)
  • 発表場所: 韓国科学技術会館(韓国)
  • 年月日: 2011-06-22
• [学会発表] Fast calculation of Fresnel diffraction calculation using AMD GPU and OpenCL (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishitsuji, Tomoyoshi Shimobaba, Takahiro Sakurai, Naoki Takada, Nobuyuki Masuda and Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: Digital Holography and Three-Dimensional Imaging(DH)(DH2011)
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2011-05-11
• [学会発表] Fast calculation of Fresnel diffraction calculation using AMD GPU and OpenCL (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishitsuji, Tomoyoshi Shimobaba, Takahiro Sakurai, Naoki Takada, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: Digital Holography and Three-Dimensional Imaging (DH) (DH2011)
  • 発表場所: 東京大学(東京)
  • 年月日: 2011-05-11
• [学会発表] AMD GPUとOpe nCLを用いたフレネル回折計算の高速計算 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西辻崇,下馬場朋禄,増田信之,高田直樹,伊藤智義
  • 学会等名: 2011年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東京都市大学(東京都)
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] A real-time color electrohorographic reconstruction system using multi graphics processing unit (2010)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takada, Hirotaka Nakayama, Shin Awazu, Yasuyuki Ichihashi, Tomoyoshi Shimobaba, Nobuyuki Masuda and Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: The 17^<th> International Display Workshops
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡県)
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] 24 mega pixels phase electroholography (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Shimobaba, Hirotaka Nakayama, Nobuyuki Masuda, Naoki Takada and Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: The 17^<th> International Display Workshops
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡県)
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] シングルCUDA互換GPUを用いたFDTD法の計算高速化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹,下馬場朋禄,増田信之,伊藤智義
  • 学会等名: 情報科学技術フォーラム(FIT2010)
  • 発表場所: 九州大学(福岡県)
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] CUDAとOpenCLを用いたNVIDIA及びAMDGPU上でのホログラム生成の性能比較 (2010)
  • 著者名/発表者名: 下馬場朋禄,市橋保之,増田信之,高田直樹,伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2010
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] 位相変調型LCDを用いた1800万画素電子ホログラフィシステム (2010)
  • 著者名/発表者名: 下馬場朋禄,三瓶卓方,市橋保之,増田信之,高田直樹,伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2010
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] CUDAとOpenCLを用いたNVIDIA及びAMD GPU上でのホログラム生成の性能比較 (2010)
  • 著者名/発表者名: 下馬場朋禄, 市橋保之, 増田信之, 高田直樹, 伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2010
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] Fast calculation of computer-generated-hologram using AMD GPU and OpenCL (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito, Nobuyuki Masuda, Yasuyuki Ichihashi and Naoki Takada
  • 学会等名: International Conference on 3D Systems and Applications 2010
  • 発表場所: 学術総合センター(東京都)
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] The Performance Evaluation of CUDA Implementation for Fast FDTD Computation Using a Single GPU (2010)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takada, Tomoyoshi Shimobaba, Nobuyuki Masuda and Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: The 26th International Review of Progress in Applied Computational Electromagnetics
  • 発表場所: Tampere Hall(Finland)
  • 年月日: 2010-04-27
• [学会発表] The Performance Evaluation of CUDA Implementation for Fast FDTD Computation Using a Single GPU (2010)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takada, Tomoyoshi Shimobaba, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: The 26th International Review of Progress in Applied Computational Electromagnetics
  • 発表場所: Tampere Hall (Finland)
  • 年月日: 2010-04-27
• [学会発表] Fast numerical wave-optics library using graphic processing unit : GWO library, and its applications to holography (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Shimobaba, Naoki Takada, Yasuyuki Ichihashi, Nobuyuki Masuda and Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: Digital Holography and Three-Dimensional Imaging(DH2010)
  • 発表場所: The Deauville Beach Resort Hotel(U. S. A)
  • 年月日: 2010-04-12
• [学会発表] Fast numerical wave-optics library using graphic processing unit : GWO library, and its applications to holography (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Shimobaba, Naoki Takada, Yasuyuki Ichihashi, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: Digital Holography and Three-Dimensional Imaging(DH2010)
  • 発表場所: The Deauville Beach Resort Hotel (U.S.A)
  • 年月日: 2010-04-12