基于GPU的通用計(jì)算和應(yīng)用.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的飛速發(fā)展,圖形處理單元GPU近年來呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。憑借其強(qiáng)大的浮點(diǎn)計(jì)算能力、流式并行架構(gòu)以及靈活的可編程性,GPU的應(yīng)用從圖形學(xué)領(lǐng)域擴(kuò)展到科學(xué)計(jì)算等通用計(jì)算領(lǐng)域。
　　 基于GPU的光線跟蹤算法是GPU在圖形領(lǐng)域的一個(gè)經(jīng)典應(yīng)用。體繪制中的光線跟蹤算法進(jìn)行圖像合成時(shí),需要遍歷每一個(gè)體素,能夠全面反應(yīng)數(shù)據(jù)場(chǎng)的信息,但計(jì)算量巨大,圖像生成速度慢。由于每條光線的計(jì)算過程互不相關(guān),具有并行性,因此可以利用GPU的并行運(yùn)

2、算優(yōu)勢(shì)加速算法。傳統(tǒng)基于GPU的光線跟蹤算法采用多遍渲染的方法,增加了GPU顯存與CPU內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交換,且無法進(jìn)行高質(zhì)量的圖像合成。本文提出的單遍算法在一個(gè)渲染程序中完成算法所有工作,減少紋理存取操作,且可以進(jìn)行32位浮點(diǎn)級(jí)的圖像合成,速度與精度均有所提高。面繪制中的光線跟蹤算法,不需要計(jì)算和繪制中間幾何圖元,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單快速。本文通過GPU提高了圖像的繪制速度,采用Phong光照模型、中值濾波等方法提高成像質(zhì)量。
　　 基于G

3、PU的超聲熱療仿真應(yīng)用了GPU的通用計(jì)算技術(shù)。超聲溫?zé)岑煼ń?jīng)常用于肝癌等介入治療,術(shù)前對(duì)療效進(jìn)行仿真時(shí),選擇有效的物理模型對(duì)聲場(chǎng)準(zhǔn)確估計(jì)非常重要。目前應(yīng)用較廣泛的是Garniel等人提出的基于Rayleigh積分的聲場(chǎng)仿真模型,由于Rayleigh積分涉及大量的并行運(yùn)算,傳統(tǒng)的CPU實(shí)現(xiàn)方法速度緩慢,影響了仿真模型在實(shí)際中的應(yīng)用。本文利用GPU強(qiáng)大的并行運(yùn)算和浮點(diǎn)運(yùn)算能力,將Rayleigh積分的計(jì)算移植到GPU上,在保證結(jié)果精度的情況