Hatékony adatbevitel/kimenet (I/O) a véges differencia időtartományban (FDTD). Számítás grafikus feldolgozóegységen (GPU)

Eredeti címe:

Efficient Data Input/Output (I/O) for Finite Difference Time Domain (FDTD). Computation on Graphics Processing Unit (GPU)

Könyv tartalma:

Diplomamunka 2014-ből, a következő tárgyból: Informatika - alkalmazott, fokozat: (School of Computer Science), évfolyam: First, University of Manchester (School of Computer Science): Felsőfokú számítástechnika: Computer Systems Engineering, language: Az egyik legnépszerűbb módja a programok végrehajtási idejét tekintve a teljesítmény elérésének a GPU-alapú gyorsítószámítógépek masszív párhuzamossági teljesítményének kihasználása a CPU-számítással együtt. A GPU-alapú gyorsítószámításban az adatintenzív vagy számításigényes rész a GPU-n kerül kiszámításra, míg az egyszerű, de összetett utasításokat a CPU-n számítják ki annak érdekében, hogy a számítógépes rendszerben végrehajtott számítógépes program végrehajtási idejében masszív gyorsulást érjenek el.

A fizikában, különösen az elektromágnesességben a véges differencia időtartomány (FDTD) egy népszerű numerikus analízis módszer, amelyet a Maxwell-féle parciális differenciálegyenletek megoldására használnak az elektromos és a mágneses mező egyesítésére és összekapcsolására. Mivel az FDTD-módszer számításigényes és a számítási megvalósításban nagyfokú párhuzamossággal rendelkezik, ezért az elmúlt néhány évben a kutatók a CPU helyett GPU-n próbálják kiszámítani az FDTD-módszerek számításigényes részét. Bár az FDTD algoritmusok párhuzamosított részeinek GPU-n történő számítása nagyon jó teljesítményt nyújt, de a CPU és a GPU közötti nagyon nagy késleltetés miatt nem tudnak nagyon jó sebességnövekedést elérni a végrehajtási időben.

A számítási eredményeket minden egyes FDTD-időlépésnél elő kell állítani és el kell menteni a rendszer merevlemezére. Ezt nevezhetjük az FDTD-módszerek adatkimenetének, és az adatkimenet és a következő időlépésnél a mezőértékek kiszámításának átfedése nem végezhető egyszerre.

Emiatt és a CPU és a GPU közötti késleltetési különbség miatt a GPU adatkimenetének teljesítményében szűk keresztmetszet van. Ez a probléma az adatbevitel/-kimenet nem hatékony teljesítményének tekinthető (I.