Luận văn: Nghiên cứu các giải thuật song song trên hệ thống xử lý đồ họa GPU đa lõi

Bo mạch đồ họa (graphics adapter), card màn hình (graphics card), thiết bị đồ họa, card màn hình, card đồ họa đều là tên gọi chung của thiết bị chịu trách nhiệm xử lý các thông tin về hình ảnh trong máy tính. Bo mạch đồ họa thường được kết nối với màn hình máy tính giúp người sử dụng máy tính có thể giao tiếp với máy tính.Mọi máy tính cá nhân, máy tính xách tay đều phải có bo mạch đồ họa....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn:Nghiên cứu các giải thuật song song trên hệ thống xử lý đồ họa GPU đa lõi B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG TRƯƠNG VĂN HI UNGHIÊN C U CÁC GI I THU T SONG SONG TRÊN H TH NG X LÝ Đ H A GPU ĐA LÕI Chuyên ngành: KHOA H C MÁY TÍNH Mã s : 60.48.01 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng - Năm 2011 Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NGNgư i hư ng d n khoa h c: TS. Nguy n Thanh BìnhPh n bi n 1: PGS.TS. Phan Huy KhánhPh n bi n 2: TS. Trương Công Tu nLu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi pth c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 11 tháng 9năm 2011.Có th tìm hi u lu n văn t i:• Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng• Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng -1- M Đ U1. Lý do ch n ñ tài Nhu c u tính toán trong lĩnh v c khoa h c, công ngh ngày càngcao và tr thành m t thách th c l n. T ñó các gi i pháp nh m tăngt c ñ tính toán ñã ñư c ra ñ i, t năm 2001 ñ n năm 2003 t c ñc a Pentium 4 ñă tăng g p ñôi t 1.5GHz lên ñ n 3GHz. Tuy nhiênhi u năng c a CPU (Central Processing Unit) không tăng tương x ngnhư m c gia tăng xung c a CPU và vi c gia tăng t c ñ xung c aCPU nhanh chóng ch m ph i ngư ng t i ña mà c th trong kho ngth i gian 2 năm t năm 2003 ñ n năm 2005 t c ñ c a CPU ch tăngt 3GHz lên 3.8GHz. Trong quá trình tăng t c ñ xung c a CPU cácnhà s n xu t ñã g p ph i v n ñ v nhi t ñ c a CPU s quá cao vàcác gi i pháp t n nhi t khí ñã ñ n m c t i h n không th ñáp ngñư c kh năng làm mát khi CPU ho t ñ ng xung quá cao như v y.Vì v y vi c gia tăng xung ho t ñ ng c a CPU không s m thì mu ncũng s ñi vào b t c. Trư c tình hình này, các nhà nghiên c u vi x lý ñã chuy như ng sang phát tri n công ngh ña lõi, nhi u lõi, v i cơ ch x lýsong song trong các máy tính nh m tăng hi u năng và ti t ki m nănglư ng. M t trong các công ngh x lý song song ra ñ i ñó là GPU(Graphics Processing Unit - b x lý ñ h a). Ban ñ u, vi c ch t oGPU ch v i nh ng m c ñích công vi c phù h p v i kh năng là tăngt c ñ x lý ñ h a, cũng như trong ngành trò chơi là ch y u.Nhưng ñ n th i ñi m GPU NV30 c a NVIDIA ra ñ i, GPU b t ñ utham gia vào nh ng công vi c khác ngoài ñ h a như: H tr tínhtoán d u ch m ñ ng ñơn, h tr tính toán lên c ngàn l nh. Vì th ñã -2-n y sinh ra ý tư ng dùng GPU ñ x lý, tính toán song song nh ngchương trình không thu c ñ h a. Câu h i ñư c ñ t ra là làm th nào ñ ng d ng GPU vào vi c xlý tính toán song song? Câu h i này nhanh chóng ñư c gi i quy tb ng công ngh CUDA (Compute Unified Device Architecture –ki n trúc thi t b h p nh t cho tính toán) c a NVIDIA ra ñ i năm2007. V i CUDA, các l p trình viên nhanh chóng phát tri n các ngd ng song song trong r t nhi u lĩnh v c khác nhau như: Đi n toánhóa h c, s p x p, tìm ki m, mô ph ng các mô hình v t lý, chu nñoán y khoa, thăm dò d u khí, … CUDA là b công c phát tri nph n m m trên GPU ñư c xây d ng b ng ngôn ng l p trình C. V iCUDA các l p trình viên dùng ñ ñi u khi n GPU ñ x lý, tính toánsong song các d li u l n. Vi c tăng t c trong quá trình tính toán không nh ng ñòi h inh ng thi t b GPU có kh năng x lý t c ñ cao v i d li u kh ngl mà c n ph i có nh ng gi i thu t song song h u hi u. Xu t phát t nhu c u trên tôi ch n ñ tài: “Nghiên c u các gi ithu t song song trên h th ng x lý ñ h a GPU ña lõi”.2. M c tiêu và nhi m v nghiên c u Đ hoàn thành m c ñích ý tư ng ñ ra c n nghiên c u các n idung như sau: Tìm hi u các gi i thu t tính toán song song, các cách thi t k m utrong tính toán song song. Tìm hi u c u trúc c a GPU Tìm hi u và tri n khai l p trình song song v i CUDA Phát bi u, phân tích, cài ñ t gi i thu t cho bài toán ñ t ra. Xây d ng gi i thu t và ng d ng áp d ng gi i thu t tính toánsong song trên thi t b ñ h a GPU. -3- Đánh giá k t qu theo yêu c u c a ñ tài.3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u Đ i tư ng nghiên c u Trong khuôn kh lu n văn thu c lo i nghiên c u và ng d ng, tôich gi i h n nghiên c u các v n ñ sau: - Lý thuy t tính toán song song. - Chuy n ñ i m t s gi i thu t x lý trình t sang tính toán songsong sao cho t c ñ tính toán nhanh hơn gi i thu t cũ, phát bi u bàitoán th c t có áp d ng gi i thu t trên, cài ñ t và gi i quy t trên thi tb x lý ñ h a GPU b ng ngôn ng l p trình CUDA. Ph m vi nghiên c u Nghiên c u chuy n m t s gi i thu t cơ b n tu n t sang songsong ch y trên thi t b ñ h a GPU c a NVIDIA b ng ngôn ngCUDA.4. Phương pháp nghiên c u Phương pháp nghiên c u lý thuy t - Nghiên c u lý thuy t v tính toán song song, các gi i thu t tínhtoán song song. - Nghiên c u lý thuy t v cơ ch ho t ñ ng tính toán trong GPU. Phương pháp nghiên c u th c nghi m S d ng phương pháp nghiên c u lý ...