使用圖形處理單元加速時域有限差分法的計算

Abstract

時域有限差分法是一種應用很廣泛的數值方法，但是由於計算量過於龐大，常常造成漫長的等待時間。近年來有數種硬體加速的方法被研究，其中一種即是本文使用的圖形處理器 (GPU) 。GPU相較於其它的被研究的硬體有著較易取得、較為便宜、計算能力強的特性，我們認為很有加速時域有限差分法的潛力。本文使用的繪圖處理器是NVIDIA的GTX260；作為比較對象的中央處理器是使用INTEL的I7 930。本文實作的項目為二維與三維、單精度浮點數與雙精度浮點交叉一共有4種，進行各種的最佳化，最後實作雙顯示卡並行運算的系統。在效能測試的部分，以使用單精度浮點數為例，在二維的項目中，GPU可以達到CPU的23.5倍，而在三維的項目中，GPU可以達到CPU的35.9倍。另外在雙顯示卡並行運算的系統，計算效率最高可以達到單顯示卡的1.95倍。