Применение FPGA для ускорения расчета волнового фронта цунами

Abstract

Рассматривается вопрос ускорения численного расчёта распространения волны цунами от очага до берега в рамках дифференциальной модели мелкой воды с применением аппаратного ускорения на базе FPGA. Разработана программная архитектура для расчета системы мелкой воды без учёта внешних сил, являющейся эквивалентной используемой в пакете MOST для численного моделирования движения волны цунами по водной акватории. Численная реализация системы мелкой воды осуществлялась по схеме Мак-Кормака. Точность вычислений разработанного решателя была проверена сравнением с точным решением, известным в случае плоского наклонного дна. Достигнутая точность не уступает, а местами и превосходит точность известного программного пакета MOST.

We consider the problem of speeding up numerical calculation of tsunami wave propagation from source to the coast according to the shallow water system by using FPGA (Field Programmable Gates Array) based hardware acceleration. To compute the solution to shallow water system (neglecting external forces), special software architecture has been developed. This is equivalent to the one used in MOST (Method of Splitting Tsunami) software package to simulate wave movement through the given water area. Numerical solution to the shallow water system was done according to Mac-Cormack scheme. Precision of the developed solver was tested against the known exact solution for the case of plane slope bottom. The achieved accuracy is comparable, or even exceeds, the word recognizable software package MOST.