GPU加速

摘要： 目前特征线方法(MOC)被广泛应用于反应堆精细中子输运计算。为提高基于MOC方法的时空中子动力学输运计算效率,本文开发了ALPHA程序的动力学计算模块,实现了基于GPU并行的二维精细动力学输运计算。同时,实现了基于GPU并行的CMFD加速计算,并对TWIGL基准题和MINI-CORE基准题进行验证。数值结果显示,基于GPU并行的中子动力学计算方法能保证良好的计算精度,且具有明显的加速效果。

摘要： 随着开发项目体量的扩大,软件开发类项目组的成员容量逐渐增大,数据传输与文件交换较为频繁。由于项目开发需要一定的安全性,在很多的项目中,一般不会选择一些公开的即时通讯软件。与此同时,在文件传输过程中,还需要追求传输的速度和容量,因此一些网盘类软件也不能很好地满足需求。在一些大数据分析的项目中,还需要参考计算机的硬件配置进行合理化分配。针对以上问题,本方案提出了一套任务分解推送措施,通过账号信息加密功能实现个人及项目安全保护,使用户可以自定义传输目标,根据个人需求选择传输空间。针对不同时效性的文件,系统设置了短期文件处理回收站,定期清理即时文件,减少服务器的负担。分析不同配置计算机的性能情况,给出任务分发的最优解。

摘要： 为了设计更高效、高机动性的扑翼飞行器,需要对扑翼运动机理进行细致的动力学研究。其中,迎角是影响扑翼运动气动性能的关键因素。本文结合格子Boltzmann法与Level-Set动边界识别法,建立了含有动边界的流场模拟方法,并采用GPU加速,数值研究了迎角对扑翼运动气动性能的影响。结果表明:增大迎角,扑翼运动的升阻比呈现先增大后减小的趋势,当迎角θ=10°时,能够获得最佳气动性能。θ=0°~40°范围内,随着迎角的增大,扑翼翼尖处的上下翼面压差比翼根、翼中处大,在翼尖处提供了更大的升力。随着迎角的增大,扑翼的前缘涡附着于翼面的面积明显增大,扑翼后方脱落的涡旋也较难耗散,提高了扑翼的升力;同时,翼尖涡的强度和影响范围变大,增加了扑翼的阻力。

摘要： 针对辐射剂量学领域人员剂量快速评估的应用需求以及现有通用蒙卡程序计算时间过长的问题,本文开发了基于GPU加速的光电耦合输运蒙卡程序Gadep。根据GPU显卡CUDA编程模型下内存、线程层次结构和执行模型中的硬件层次结构特点,对程序框架、粒子输运、步长抽样、数据结构和截面访问等进行了设计和优化。通过计算ICRP 116号成年男性参考人体素模型器官外照射剂量转换系数,对程序进行了正确性验证,和通用蒙卡程序MCNP5单核计算相比,加速效率在48~300倍。以南京放射源丢失事故人员物理剂量重建为例对该程序进行了实际应用,物理剂量重建计算结果和参考值、临床诊断结果相一致,与通用蒙卡程序MCNP5单核计算相比加速效率达到50倍以上,表明Gadep在事故剂量重建、放射诊断及治疗剂量评估等方面有一定的应用价值。

摘要： 随着大数据、云计算、5G通信技术的迅速发展,数据传输安全问题日益凸显,密码算法的设计和高效实现变得尤为重要,能高速运行的国产密码算法已成为保护国家安全的关键.与此同时,原本只用于图像计算的硬件GPU,在编程模型CUDA发布后就成为通用的、普及化的算力资源.本文基于通用的计算机平台,提出了利用其本地GPU进行CTR工作模式下SM4算法高速加解密的并行实现和优化方案.实验表明,本文提出的SM4-CTR并行加解密方案能够有效提高SM4算法的运行效率,在通用的计算机平台上,能够达到40倍加速比,加解密速率达到了14.192 Gbps.实验中还分析了线程块划分对GPU并行加速效果的影响,最优线程块大小为128到512,且必须为32的整倍数.最后,基于本文实验的结果与其他团队的优化SM4方案进行对比,包括传统工作模式下利用CPU、GPU优化的方案和利用软件快速实现的方案,对比结果显示即便之前团队的方案运行的平台硬件条件好于本文实验环境,文中提出的方案运行速率依然能做到大幅领先.因此,本文方案在安全性、运算速率提高的同时适用平台也更加广泛,在实际生活中针对大数据和个人数据的安全保护中必将发挥巨大的作用.

摘要： 随着探地雷达问题复杂度的加大以及对解释精度要求的提高,探地雷达三维正演模拟越来越重要,对高性能计算的需求也越来越大.常规三维正演模拟主要采用时域有限差分法开展,并且随着计算机技术的发展,GPU加速已经成为一种三维正演主流加速方法.但是GPU本身的显存相比CPU能利用的内存而言非常有限,要充分利用其加速性能,就需要尽量压缩存储的需求.相比有限差分,伪谱法是一种在空间上具有非常高精度的波动方程正演方法,理论上每个波长只需2个空间采样点便能达到较好的精度,能够利用其空间高精度特征,采用大尺寸网格压缩内存需求.因此,将基于GPU加速的伪谱法应用到探地雷达三维正演中,压缩探地雷达三维正演对显存的需求,充分利用GPU的高性能浮点计算能力进行加速.研究表明,相比有限差分法,伪谱法至少能压缩8倍以上的内存需求量,使得原本因显存需求过大无法使用GPU加速的问题能够充分利用GPU加速性能,大幅提高计算效率,并推进三维逆时偏移成像与全波形反演的发展.

摘要： 采用移动粒子半隐式(MPS)法和GPU并行加速技术,对双股射流撞击式雾化过程进行了数值模拟,分析了射流孔径比和动量比的变化对雾化特性参数的影响.模拟成功捕捉到了典型工况下一次雾化液膜破碎成液丝、液丝进一步破碎成液滴的全过程.获得了喷雾扩散角、液膜破碎长度、雾化液滴索特尔平均直径和雾场偏斜角等雾化特性参数.数值结果表明,孔径比的变化会引起雾场一定程度的偏斜,形成凹形液膜;动量比主要影响雾场的偏斜程度,动量比从1.0变化到2.0时,雾场偏斜角从0°增加到21°;孔径比和动量比的增大会引起喷雾扩散角的增大,但变化幅度较小;孔径比和动量比的增大都会使得液膜破碎长度和雾化液滴的索特尔平均直径增大.

摘要： 垃圾分类成为日常所需,为解决垃圾分类的问题,使投放垃圾变得更加环保高效,本文设计了基于GPU深度学习的智能垃圾桶.应用Tensorflow深度学习框架,使用GPU加速训练,并结合硬件树莓派处理垃圾的图像信息,通过单片机控制步进电机实现垃圾分类.本设计具有分类准确度高,使用简单便捷,可实现垃圾分类的清洁化、高效化、智能化.

摘要： 3D-power图在图形学和流体仿真等领域应用广泛.为解决已有的3D-power图计算方法时间性能较差的问题,提出了基于GPU的power图构造算法,给出了一种用于计算power图各区域之间的面积估值方法,使基于GPU的构造算法与Lloyd算法、牛顿法相结合,生成满足约束条件的3D质心容量限制power图(3D-centroidal capacity constrained power diagram,3D-CCCPD).结果表明,本文算法的时间性能较已有的3D-power图构造方法提高了几个数量级.

摘要： 椎弓根钉置钉虚拟手术仿真训练系统均有着计算复杂度高、视觉和触觉刷新率低、操作性差的问题进而导致手术训练效果差.针对该问题搭建了一套基于Graphic Processing Unit(GPU)加速的椎弓根钉置入虚拟手术仿真系统.首先通过使用混合数据模型实现对脊柱的三维重建;其次利用碰撞检测、力反馈计算和体素消除等技术完成手术虚拟仿真系统的搭建;最后将GPU的并行处理框架应用于系统仿真模拟中,提高系统的实时性.对比实验结果表明:在未经GPU加速虚拟仿真系统中,视觉刷新率为10 Hz左右,触觉刷新率为50 Hz左右,采用GPU加速技术,视觉刷新率基本稳定在80 Hz左右,提升了70％,触觉刷新率达到600 Hz左右,性能得到极大的提升,即使用GPU加速的虚拟手术系统能够大大缩短触觉线程与视觉线程的计算时间,提高刷新率,进而提高系统的可操作性.

摘要： 溃坝流动是一种灾害性的复杂流动现象,本文将GPU加速技术与MPS方法相结合,采用本课题组自主开发的MPSGPU-SJTU求解器对三维急弯细长河道中的溃坝流动问题进行了数值模拟.监测河道中轴线处自由液面水位与速度场分布情况,数值模拟结果与实验数据结果吻合较好,另外本文对比了CPU与GPU的计算时间,验证了采用GPU并行技术可以大幅提高MPS方法计算效率.本文还改变了初始流场的水位高度,计算3种不同工况,同时在河道壁面布置压力监测点预报河道所受的砰击压力,评估溃坝流动的危害.

摘要： 溃坝流动是一种灾害性的复杂流动现象,本文将GPU加速技术与MPS方法相结合,采用本课题组自主开发的MPSGPU-SJTU求解器对三维急弯细长河道中的溃坝流动问题进行了数值模拟.监测河道中轴线处自由液面水位与速度场分布情况,数值模拟结果与实验数据结果吻合较好,另外本文对比了CPU与GPU的计算时间,验证了采用GPU并行技术可以大幅提高MPS方法计算效率.本文还改变了初始流场的水位高度,计算3种不同工况,同时在河道壁面布置压力监测点预报河道所受的砰击压力,评估溃坝流动的危害.

摘要： 溃坝流动是一种灾害性的复杂流动现象,本文将GPU加速技术与MPS方法相结合,采用本课题组自主开发的MPSGPU-SJTU求解器对三维急弯细长河道中的溃坝流动问题进行了数值模拟.监测河道中轴线处自由液面水位与速度场分布情况,数值模拟结果与实验数据结果吻合较好,另外本文对比了CPU与GPU的计算时间,验证了采用GPU并行技术可以大幅提高MPS方法计算效率.本文还改变了初始流场的水位高度,计算3种不同工况,同时在河道壁面布置压力监测点预报河道所受的砰击压力,评估溃坝流动的危害.

摘要： 溃坝流动是一种灾害性的复杂流动现象,本文将GPU加速技术与MPS方法相结合,采用本课题组自主开发的MPSGPU-SJTU求解器对三维急弯细长河道中的溃坝流动问题进行了数值模拟.监测河道中轴线处自由液面水位与速度场分布情况,数值模拟结果与实验数据结果吻合较好,另外本文对比了CPU与GPU的计算时间,验证了采用GPU并行技术可以大幅提高MPS方法计算效率.本文还改变了初始流场的水位高度,计算3种不同工况,同时在河道壁面布置压力监测点预报河道所受的砰击压力,评估溃坝流动的危害.

摘要： 溃坝流动是一种灾害性的复杂流动现象,本文将GPU加速技术与MPS方法相结合,采用本课题组自主开发的MPSGPU-SJTU求解器对三维急弯细长河道中的溃坝流动问题进行了数值模拟.监测河道中轴线处自由液面水位与速度场分布情况,数值模拟结果与实验数据结果吻合较好,另外本文对比了CPU与GPU的计算时间,验证了采用GPU并行技术可以大幅提高MPS方法计算效率.本文还改变了初始流场的水位高度,计算3种不同工况,同时在河道壁面布置压力监测点预报河道所受的砰击压力,评估溃坝流动的危害.

摘要： 随着科学和工程问题规模的增大和建模水平的不断提高,有限元分析对计算能力的需求不断上升.目前大规模计算普遍采用CPU服务器集群并行模式,节点上CPU的低效率和高能耗成为系统性能提升的主要障碍,而且,CPU核心架构的效率及其核心数量都难以获得较大突破.自从2007年nVidia正式发布用于通用计算领域的CUDA开发平台以来,GPU计算技术发展迅猛,已经成为了高性价比的并行计算平台,广泛用于诸多科学计算领域,例如,生物和生命科学领域的DNA-RNA 序列对比、3D 蛋白质对接仿真,计算电磁学领域的离子束动力学和量子电磁动力学模拟,大气与空间科学领域的海啸模拟、天气预测仿真,计算流体力学领域的3D 超音速气流模拟计算,金融领域的债券定价和风险计算分析,化学领域的量子化学计算,分子动力学领域的多个分子动力学GPU 计算软件包,被认为是未来的主流计算平台之一.

摘要： 随着科学和工程问题规模的增大和建模水平的不断提高,有限元分析对计算能力的需求不断上升.目前大规模计算普遍采用CPU服务器集群并行模式,节点上CPU的低效率和高能耗成为系统性能提升的主要障碍,而且,CPU核心架构的效率及其核心数量都难以获得较大突破.自从2007年nVidia正式发布用于通用计算领域的CUDA开发平台以来,GPU计算技术发展迅猛,已经成为了高性价比的并行计算平台,广泛用于诸多科学计算领域,例如,生物和生命科学领域的DNA-RNA 序列对比、3D 蛋白质对接仿真,计算电磁学领域的离子束动力学和量子电磁动力学模拟,大气与空间科学领域的海啸模拟、天气预测仿真,计算流体力学领域的3D 超音速气流模拟计算,金融领域的债券定价和风险计算分析,化学领域的量子化学计算,分子动力学领域的多个分子动力学GPU 计算软件包,被认为是未来的主流计算平台之一.

摘要： 随着科学和工程问题规模的增大和建模水平的不断提高,有限元分析对计算能力的需求不断上升.目前大规模计算普遍采用CPU服务器集群并行模式,节点上CPU的低效率和高能耗成为系统性能提升的主要障碍,而且,CPU核心架构的效率及其核心数量都难以获得较大突破.自从2007年nVidia正式发布用于通用计算领域的CUDA开发平台以来,GPU计算技术发展迅猛,已经成为了高性价比的并行计算平台,广泛用于诸多科学计算领域,例如,生物和生命科学领域的DNA-RNA 序列对比、3D 蛋白质对接仿真,计算电磁学领域的离子束动力学和量子电磁动力学模拟,大气与空间科学领域的海啸模拟、天气预测仿真,计算流体力学领域的3D 超音速气流模拟计算,金融领域的债券定价和风险计算分析,化学领域的量子化学计算,分子动力学领域的多个分子动力学GPU 计算软件包,被认为是未来的主流计算平台之一.

摘要： 随着科学和工程问题规模的增大和建模水平的不断提高,有限元分析对计算能力的需求不断上升.目前大规模计算普遍采用CPU服务器集群并行模式,节点上CPU的低效率和高能耗成为系统性能提升的主要障碍,而且,CPU核心架构的效率及其核心数量都难以获得较大突破.自从2007年nVidia正式发布用于通用计算领域的CUDA开发平台以来,GPU计算技术发展迅猛,已经成为了高性价比的并行计算平台,广泛用于诸多科学计算领域,例如,生物和生命科学领域的DNA-RNA 序列对比、3D 蛋白质对接仿真,计算电磁学领域的离子束动力学和量子电磁动力学模拟,大气与空间科学领域的海啸模拟、天气预测仿真,计算流体力学领域的3D 超音速气流模拟计算,金融领域的债券定价和风险计算分析,化学领域的量子化学计算,分子动力学领域的多个分子动力学GPU 计算软件包,被认为是未来的主流计算平台之一.

摘要： @@本文主要研究定义在球面上的测地距离变换，称为球面距离变换(Spherical Distance Transform，SDT)。球面距离变换一直有着重要的应用，如球面网格化、气象建模、湍流建模等。

摘要： 本发明公开了一种辐射防护中基于GPU加速的体素人体模型剂量评估加速方法，与常规方法不同之处在于：结合CPU复杂逻辑和事物等串行计算，使用图形处理器(Graphic Processor Unit,GPU)处理剂量计算中体素当量剂量，该过程存在数据量大、数据相关性低、数据有相同的执行程序，并行度和计算密度高等特点。因而通过GPU，可以让更多的计算单元并行执行，缩短计算时间，提高计算效率，实现体素人体模型剂量实时计算效果。

摘要： 本发明公开了一种辐射防护中基于GPU加速的体素人体模型剂量评估加速方法，与常规方法不同之处在于：结合CPU复杂逻辑和事物等串行计算，使用图形处理器(Graphic Processor Unit,GPU)处理剂量计算中体素当量剂量，该过程存在数据量大、数据相关性低、数据有相同的执行程序，并行度和计算密度高等特点。因而通过GPU，可以让更多的计算单元并行执行，缩短计算时间，提高计算效率，实现体素人体模型剂量实时计算效果。

摘要： 本发明公布了一种GPU加速构建最小直角斯坦纳树的芯片布线方法，属于集成电路设计自动化技术领域，涉及集成电路芯片布线技术，设计了一种应用于芯片布线的GPU加速计算的最小直角斯坦纳树构建方法，使用GPU大规模并行加速多个线网的斯坦纳树搜索过程，包括：查找表初始化，获得扁平化的斯坦纳树分支列表和分支查找表索引，并从CPU内存复制到GPU显存；线网数据初始化，获得线网的管脚列表和管脚起始位置索引，并从CPU内存复制到GPU显存；线网并行分割，建立分层的线网分割森林；线网并行求解合并；本发明提供的技术方案提升了集成电路芯片布线的计算效率。

摘要： 本发明提供一种用于医学图形的局部GPU加速实时渲染方法，包括如下步骤：A、使用一组人体组织的医学图形作为基本模型；B、读取基本模型的模型信息，包括各定点的拓扑关系、特性标签和基本顶点；C、将读取的模型信息传入顶点着色器中，并在顶点着色器中将顶点加工成表面；D、设置人体组织模型的多个视图，通过目标视图相邻的两个输入视图获取所述目标视图的纹理信息；E、对于实时性能，通过在原生深度图和混合图上采样提高分辨率，进而提高渲染效果；F、绘制构成人体组织的三角面片；G、将处理后的人体组织模型进行光栅化，最终得到渲染结果；本发明实现了渲染医学图形中需要的实时高效，对模型渲染的精度高的技术。

摘要： 本发明涉及一种基于GPU加速的多边形拓扑生成方法及设备，包括：从图层数据中提取多个点数据与弧段数据，进而生成第一点集合与第一弧段集合，并将第一点集合与第一弧段集合传输至GPU；在GPU中，采用并行聚类算法根据第一点集合与第一弧段集合生成聚类数据；根据GPU返回的聚类数据对第一点集合进行替换，进而生成第二点集合，并根据第二点集合生成第二弧段集合；并将第二点集合与第二弧段集合传输至GPU；在GPU中，采用GPU并行多边形拓扑生成法根据第二点集合与第二弧段集合生成多边形集合；对多边形集合进行去重处理，得到图层数据对应的多边形集合。本方法通过CPU+GPU并行计算自动生成图层数据对应的多边形拓扑，减少人为的干预，提高处理效率。

摘要： 一种基于GPU加速的二次电子发射模拟方法及系统及设备，包括以下步骤：初始化微放电模拟所需的参数及数据结构，对GPU设备进行初始化，在进行CUDA语言编程过程中，将GPU设备的初始化代码放置在电子推进函数的起始位置，并保证该函数在整个程序生命周期内仅执行一次；GPU读取数据后采用并行方式推进计算电子，并对二次电子发射过程进行计算；若达到结束调节则终止模拟计算过程，否则继续计算下一时间的电子推进模拟。本发明提出了一种基于GPU加速的二次电子发射模拟计算方法，采用GPU设备对微波器件中的大量电子进行并行轨迹计算并计算二次电子发射过程，实现了航天微波器件微放电模拟过程的快速、准确模拟。

摘要： 本发明公开了一种基于GPU加速AutoDock Vina的方法及实现，该方法通过增加初始随机配体构象的数目来扩展蒙特卡罗的迭代局部搜索方法中对接线程的并行规模，减少蒙特卡罗的迭代局部搜索方法中的搜索步数，利用OpenCL实现AutoDock Vina中CPU和GPU异构并行结构以此达到更高水平的并行和加速能力。现代药物筛选需要面对海量的化合物数据，目前的分子对接技术无法满足现实需求。采用本发明的方法，可以在保证不损失对接精度的同时大幅加快分子对接和虚拟筛选的速度，满足大型化合物数据库分子对接的实际需求。

摘要： 本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种利用并行GPU加速优化SLM校正DPL激光器热畸变的方法。本发明提供的方法包括以下步骤：步骤S101，设置输入到空间光调制器中的初始位相分布，利用CCD探测器探测DPL激光器的输出激光，经过并行处理得到输出激光的强度分布；步骤S102，将初始位相分布和输出激光的强度分布传输到GPU中，利用GPU多线程进行计算，得到新的位相分布；步骤S103，将新的位相分布输入到空间光调制器中，利用CCD探测器探测此时DPL激光器的输出激光，并经过并行处理得到输出激光的强度分布；步骤S104，将S103中输出激光的强度分布传输至中央处理器中，判断强度分布是否满足输出激光的评价指标，若不满足，则重复进行步骤S102‑S104；若满足，则停止计算。

摘要： 本发明公开了一种基于GPU加速的SAR立体解算方法，包括基于斜距‑多普勒模型构建方程组，将方程组的解算问题改为目标函数最优化求解问题，多个待求点进行联立，将区域的三维重建问题转化为超大型方程组解算问题以及GPU加速方法。本发明的方法减少了时间消耗，极大提升了立体SAR三维重建效率，加快了计算的速度。

摘要： 本发明公开了一种基于GPU加速的随机场生成方法，涉及随机场模型生成相关技术领域，具体步骤为：根据工况信息，构建预设模型；对预设模型进行处理，获取预设模型的基础信息，生成相关矩阵；将相关矩阵导入GPU进行矩阵分解，并与随机矩阵相乘，生成随机场矩阵；将随机场矩阵赋值到预设模型，生成随机场赋值模型；本发明通过单元模型中点坐标建立随机场矩阵，非常方便地描述岩土的空间变异性；通过GPU加速技术大大提高运算速度，以维持在模型结构复杂的工况下随机场赋值的高效性，为边坡的稳定性分析提供了技术支持。