基于GPU的二維流場(chǎng)可視化線性積分卷積方法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、二維流場(chǎng)可視化是海洋信息可視化應(yīng)用研究領(lǐng)域中的重要課題之一,近年來(lái),隨著海洋觀測(cè)技術(shù)和科學(xué)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,海洋流場(chǎng)數(shù)據(jù)量越來(lái)越龐大,單機(jī)計(jì)算遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模可視化的計(jì)算要求,因此,高性能并行計(jì)算已經(jīng)成為目前實(shí)現(xiàn)大規(guī)模海洋數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可視化的唯一途徑。
　　 近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)圖形處理器(GPU)的快速發(fā)展,GPU的應(yīng)用能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了圖形渲染任務(wù),并開(kāi)始涉足到通用計(jì)算領(lǐng)域。特別是nVIDIA公司推出的面向通用計(jì)算CUDA開(kāi)發(fā)平臺(tái)

2、后,GPU能夠迅速解決復(fù)雜的計(jì)算難題,開(kāi)始大舉進(jìn)軍高并行性計(jì)算領(lǐng)域。GPU高性能計(jì)算已經(jīng)成為全球高性能計(jì)算的發(fā)展趨勢(shì),成為海洋環(huán)境信息計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。
　　 線積分卷積法方法(簡(jiǎn)稱LIC)是矢量場(chǎng)可視化的重要研究方法,它能夠?qū)⒑Ｑ罅鲌?chǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以直接分析的圖形、圖像信息,并通過(guò)人機(jī)交互為洞察大規(guī)模海洋流場(chǎng)結(jié)構(gòu)信息提供直觀、有效的方法。LIC方法能夠反映整個(gè)矢量場(chǎng)的結(jié)構(gòu)性及流線的方向性,充分顯示海洋流場(chǎng)的宏觀特性,但

3、是在目前研究中普遍面臨一個(gè)重大問(wèn)題,即算法執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng),難以達(dá)到實(shí)時(shí)可視化的效果。本文提出一個(gè)基于GPU的二維流場(chǎng)可視化線性積分卷積并行算法,利用GPU的高性能計(jì)算技術(shù),以CUBA為開(kāi)發(fā)平臺(tái),在CPU中實(shí)現(xiàn)算法的串行控制部分,在GPU中實(shí)現(xiàn)LIC算法的并行計(jì)算部分,成功地實(shí)現(xiàn)了LIC算法的實(shí)時(shí)可視化效果,算法的加速比能夠達(dá)到50×。為了體現(xiàn)GPU并行計(jì)算對(duì)大規(guī)模海洋數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可視化計(jì)算的優(yōu)越性,本文又設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于集群的LIC并行算法,