3. OpenSTFの高速化

3.1 ベンチマーク問題

3.1.1 ベンチマーク問題

図3-1-1のベンチマーク問題を計算し、その計算時間を測定します。
誘電体のブロックの両側を電極ではさんだモデルです。
計算時間の主要部（SOR法の反復計算）は以下の式で評価されます。
　計算時間 ∝ Nx x Ny x Nz x 反復回数
ここで比例定数はハードウェアと高速化技術で決まる定数です。

図3-1-1 ベンチマーク問題

計算条件として表3-1-1の各ケースを考えます。以下ベンチマーク100～600と呼びます。

表3-1-1 ベンチマーク問題

ベンチマーク	セル数(Nx x Ny x Nz)	反復回数
100	100 x 100 x 100	500
200	200 x 200 x 200	500
300	300 x 300 x 300	500
400	400 x 400 x 400	500
500	500 x 500 x 500	500
600	600 x 600 x 600	500

3.1.2 テスト環境

以下の環境で計算時間を測定します。

CPU : AMD Ryzen 7 7840HS (8コア16スレッド, 3.8GHz, 最大5.1GHz, L2:8MB, L3:16MB)
GPU : NVIDIA GeForce RTX 4060 Laptop (3072コア, メモリー8GB GDDR6, C.C.8.9)
メモリー : 8GB x 2 (DDR5, 4800MT/s)
OS : Windows 11 23H2
C/C++コンパイラー : Microsoft Visual Studio Community 2022
MPI : Microsoft MPI v10.1.3
CUDA : Version 12.5

計算時間の全体（ost.logの"total"行）を表示します。なお、計算時間の大部分はSOR法の反復計算（ost.logの"part-2"行）が占めます。

3.1.3 二つのモード

SOR法の係数（式(2-1-6）のε_ijk）を計算する方法に以下の二通りがあります。
(1) novectorモード
誘電率を誘電率番号（1バイト）から間接的に計算します。使用メモリーが少なくてすみます。
(2) vectorモード
誘電率配列（4バイト）を予め用意し直接アクセスします。使用メモリーが増えます。