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2017 年度 実績報告書

データフローアーキテクチャ方式超高性能マイクロ波シミュレーション専用計算機の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K06008
研究機関室蘭工業大学

研究代表者

川口 秀樹  室蘭工業大学, 工学研究科, 准教授 (90234046)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードハイパフォーマンスコンピューティング / 専用計算機 / マイクロ波シミュレーション / FDTD法 / データフローアーキテクチャ / FPGA
研究実績の概要

電磁界シミュレーションの産業応用への効率的な活用技術の開拓を目途し,PCなどの電子製品設計環境に直結でき,かつ,ターンアラウンドタイムが短く即応性があり試行錯誤的な製品設計にも利用可能なポータブルハイパフォーマンスコンピューティング技術の有力な方式として,専用計算機の方法に着目し,これを市販のFPGA基板にて手軽に実現する方式の検討を行った.とりわけ,本研究計画では,産業応用の場でも比較的要望の強いマイクロ波シミュレーションを最初の例に,これをターゲットとしたFDTD(時間領域差分)法専用計算機の開発を行った.すでに,研究計画開始時点で,データフローアーキテクチャに基づいた超高性能計算が可能な回路方式を提案し,標準的なハードウェア記述言語であるVHDLにより回路設計を行い,また,回路シミュレーションによりマイクロ波シミュレータとしての動作確認まで完了させており,本計画では,これらの基本設計を,実用利用に耐えうるよう大幅な改良を行った.具体的には,以下を重点的に検討し実現可能性の確証が得られた.
(1)シミュレーションをより高性能化・大規模化するのための基本回路の効率化
(2)マイクロ波シミュレーションの適用範囲を拡大すべく分散媒質を取扱う回路の実装
解析領域外側のみで使われほとんどの計算で未使用状態になっている吸収境界条件用の回路を流用し回路サイズを増加させるなくプラズマ等の分散媒質を取扱う機能を追加した.
(3)飛躍的により大規模問題を取扱うための領域分割計算機能の実装
領域分割計算を実装することで,計算性能の増加はないものの1つのLSIで広い解析領域のシミュレーションを可能にする機能を追加した.

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Design Study of Domain Decomposition Operation in Dataflow Architecture FDTD/FIT Dedicated Computer2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kawaguchi
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Electron.

      巻: E101-C ページ: pp.20-25

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Implementation of Microwave Simulation at Dispersive Material in Dataflow Architecture FDTD Dedicated Computer2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kawaguchi, S. Matsuoka
    • 雑誌名

      IEEE Tran. Magn.

      巻: 54 ページ: #:7202205

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large Scale Simulation of Magnetization Process of HTS Undulator for X-ray FEL Based on T-method2018

    • 著者名/発表者名
      Yi Deri, H. Kawaguchi
    • 雑誌名

      IEEE Tran. Magn.

      巻: 54 ページ: #:7202104

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Domain Decomposition Operation of FDTD/FIT Dedicated Computer for Larger Scale Microwave Simulation2017

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2017 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA)

      巻: - ページ: pp.1148-1150

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3-D Time Domain Boundary Element Simulation of Microwave Field Produced by Charged Particle Beam Inside Bending Beam Tube2017

    • 著者名/発表者名
      D.Tomita, H.Kawaguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2017 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA)

      巻: - ページ: pp.1182-1185

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Implementation of Microwave Simulation at Dispersive Material in Dataflow Architecture FDTD Dedicated Computer2017

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi, S.Matsuoka
    • 雑誌名

      Proceedings of the 20th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields (COMPUMAG 2017)

      巻: - ページ: Digest ID:101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large Scale Simulation of Magnetization Process of HTS Undulator for X-ray FEL Based on T-method2017

    • 著者名/発表者名
      Y.Deri, H.Kawaguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 20th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields (COMPUMAG 2017)

      巻: - ページ: Digest ID:98

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Custom-made 3-D Numerical Modeler for Electromagnetic Field Simulation Using Motion Sensor2017

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi, S.Takahashi, M.Ishida
    • 雑誌名

      Proceedings of the 18th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics (ISEM2017)

      巻: - ページ: SP-327

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Analysis of Magnetization Process of High-Tc Superconductor Undulator of X-ray FEL Using Power Law Conductivity2017

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi, Yi Deri
    • 雑誌名

      Proceedings of the 18th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics (ISEM2017)

      巻: - ページ: SP-326

    • 査読あり
  • [雑誌論文] FDTD analysis of radiation pattern of sound wave in ultrasonic positioning system2017

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuoka, T. Nishimura, T.Moritani and H. Kawaguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on Simulation Technology (JSST 2017)

      巻: - ページ: pp.66-67

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of magnetic field by spherical function for speed-up of simulation of HTS magnetization2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kawaguchi and Yi Deri
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on Simulation Technology (JSST 2017)

      巻: - ページ: pp.261-262

    • 査読あり
  • [学会発表] シンクロトロン放射光源のビーム入射器におけるパルス六極磁石の渦電流解析2018

    • 著者名/発表者名
      川口秀樹,冨田大介,加藤政博,高嶋圭史,保坂将人,持箸晃
    • 学会等名
      電気学会 電磁界理論研究会
  • [学会発表] Domain Decomposition Operation of FDTD/FIT Dedicated Computer for Larger Scale Microwave Simulation2017

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi
    • 学会等名
      the 2017 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3-D Time Domain Boundary Element Simulation of Microwave Field Produced by Charged Particle Beam Inside Bending Beam Tube2017

    • 著者名/発表者名
      D.Tomita, H.Kawaguchi
    • 学会等名
      the 2017 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Implementation of Microwave Simulation at Dispersive Material in Dataflow Architecture FDTD Dedicated Computer2017

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi, S.Matsuoka
    • 学会等名
      the 20th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields (COMPUMAG 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Large Scale Simulation of Magnetization Process of HTS Undulator for X-ray FEL Based on T-method2017

    • 著者名/発表者名
      Y.Deri, H.Kawaguchi
    • 学会等名
      the 20th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields (COMPUMAG 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Custom-made 3-D Numerical Modeler for Electromagnetic Field Simulation Using Motion Sensor2017

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi, S.Takahashi, M.Ishida
    • 学会等名
      the 18th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics (ISEM2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Analysis of Magnetization Process of High-Tc Superconductor Undulator of X-ray FEL Using Power Law Conductivity2017

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi, Yi Deri
    • 学会等名
      the 18th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics (ISEM2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] FDTD analysis of radiation pattern of sound wave in ultrasonic positioning system2017

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuoka, T. Nishimura, T.Moritani and H. Kawaguchi
    • 学会等名
      the International Conference on Simulation Technology (JSST 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] valuation of magnetic field by spherical function for speed-up of simulation of HTS magnetization2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kawaguchi and Yi Deri
    • 学会等名
      the International Conference on Simulation Technology (JSST 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] データフローアーキテクチャに基づく静磁場解析専用計算機の概念設計に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      川口秀樹, 高橋秀平
    • 学会等名
      電気学会 電磁界理論研究会
  • [学会発表] 電気穿孔法による微生物の高電圧殺菌における応力の境界要素解析2017

    • 著者名/発表者名
      川口秀樹, 高橋秀平
    • 学会等名
      電気学会 電磁界理論シンポジウム
  • [学会発表] 高温超電導体のべき乗則マクロモデルを用いたFELアンジュレータの着磁解析の高速化の検討2017

    • 著者名/発表者名
      依 徳日, 川口秀樹
    • 学会等名
      電気学会 電磁界理論シンポジウム

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公開日: 2018-12-17  

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