Distributed multi-node, multi-GPU, heterogeneous system for 3D image reconstruction in Electrical Capacitance Tomography - network performance and application analysis

摘要

3D ECT provides a lot of challenging computational issues as image reconstruction requires execution of many basic operations of linear algebra, especially when the solutions are based on Finite Element Method. In order to reach real-time reconstruction a 3D ECT computational subsystem has to be able to transform capacitance data into image in fractions of seconds. By performing computations in parallel and in a distributed, heterogeneous, multi-GPU environment a significant speed-up can be achieved. Nevertheless performed tests clearly illustrate the need for developing a highly optimized distributed platform, which would mitigate existing hardware and software limitations.%3D ECT zapewnia wiele z?o?onych problemów obliczeniowych, jako, ?e rekonstrukcja obrazu wymaga wykonania wielu podstawowych operacji algebry liniowej, zw?aszcza, gdy rozwi?zania oparte s? na Metodzie Elementów Skończonych. W celu osi?gni?cia rekonstrukcji w czasie rzeczywistym system obliczeniowy musi by? zdolny do przekszta?cania danych pomiarowych na obraz w u?amkach sekund. Poprzez wykonywanie obliczeń w sposób równoleg?y, z wykorzystaniem rozproszonego ?rodowiska heterogenicznego multi-GPU mo?na uzyska? znaczne ich przyspieszenie. Niemniej przeprowadzone badania wyra?nie pokazuj? potrzeb? opracowania wysoce zoptymalizowanej, rozproszonej platformy, która pozwoli?aby na omini?cie istniej?cych ograniczeń sprz?towych i programowych.