基于GPU平臺(tái)的ATMI模擬器并行算法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、目前處理器持續(xù)增長(zhǎng)的溫度已經(jīng)成為芯片設(shè)計(jì)的主要瓶頸之一。求解熱方程最常用的方法是有限差分法(FiniteDifferenceMethod，簡(jiǎn)稱(chēng)FDM)和有限元法(FiniteElementMethod，簡(jiǎn)稱(chēng)FEM)，這兩種方法可以對(duì)物理系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的建模。但是使用有限差分法(FDM)和有限元法(FEM)對(duì)微處理器溫度進(jìn)行建模時(shí)需要大量的節(jié)點(diǎn)，這也意味著需要更長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間。
　　 ATMI模擬器對(duì)熱方程的求解是采用最早的分析法(A

2、nalyticalMethod，簡(jiǎn)稱(chēng)AM)，采用分析方法的優(yōu)點(diǎn)是減少了計(jì)算所需要的節(jié)點(diǎn)，在一定程度上加快了計(jì)算速度。ATMI模擬器具有高效性，可靠性和易用性，這些優(yōu)點(diǎn)使其在科研領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)ATMI模擬器在模擬十幾個(gè)核的處理器溫度的時(shí)候，熱響應(yīng)階段的計(jì)算需要一個(gè)周的時(shí)間。那么，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和處理器的更新?lián)Q代，ATMI模擬器已經(jīng)不適合未來(lái)處理器溫度的模擬。
　　 本文采用CUDA技術(shù)完成了ATMI模擬

3、器GPU平臺(tái)移植的前期工作，主要包括以下幾個(gè)方面的工作：首先，在深入研究ATMI模擬器串行算法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了ATMI模擬器熱響應(yīng)階段的算法，結(jié)合GPU體系結(jié)構(gòu)和CUDA編程的特點(diǎn)，對(duì)原有的熱響應(yīng)階段的串行算法進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化的目的是使其更合適GPU編程。其次，實(shí)現(xiàn)了GPU平臺(tái)的積分算法和貝塞爾算法。由于線程的并行度不夠和復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)的這兩個(gè)算法與原有串行算法相比實(shí)驗(yàn)結(jié)果不是很理想。在GPU平臺(tái)上求解熱響應(yīng)方程的時(shí)候可以直接