基于GPU的二維流場可視化線性積分卷積方法的研究與實現(xiàn).pdf

1、二維流場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,隨著海洋觀測技術(shù)和科學(xué)計算技術(shù)的發(fā)展,海洋流場數(shù)據(jù)量越來越龐大,單機(jī)計算遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)?？梢暬挠嬎阋?因此,高性能并行計算已經(jīng)成為目前實現(xiàn)大規(guī)模海洋數(shù)據(jù)實時可視化的唯一途徑。
　　 近年來,隨著計算機(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),并開始涉足到通用計算領(lǐng)域。特別是nVIDIA公司推出的面向通用計算CUDA開發(fā)平臺

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

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