基于GPU的高性能處理系統(tǒng)的研究.pdf

1、基于GPU的高性能處理系統(tǒng)的研究摘要隨著傳感器采集手段的多樣化發(fā)展，傳感器每時每刻都在產生大量、時序的數(shù)據(jù)流，大數(shù)據(jù)的快速處理已成為數(shù)據(jù)處理者重點關注的對象。在需要一些非常復雜的非線性數(shù)學方程進行大規(guī)模和高精度的計算方面，傳統(tǒng)的在一般計算機上進行單線程計算的方式已顯得無能為力。為滿足實時處理要求，急需新的硬件平臺和軟件系統(tǒng)提供短時間內完成大數(shù)據(jù)快速處理的能力。隨著計算機硬件技術的發(fā)展，計算機的時鐘頻率得到了很大提高，相應地程序的處理速度

2、也得到了提升。但能耗和散熱問題限制了時鐘頻率的提高和單CPU在每個時鐘周期中的執(zhí)行能力。傳統(tǒng)通過提高CPU頻率來提高處理速度和處理能力，己經(jīng)逐步趨于極限和達到瓶頸。本文針對目前CPU計算能力的限制，設計了一種基于GPU的高性能處理系統(tǒng)(以下簡稱“高性能處理系統(tǒng)”)。研究內容主要涉及GPU硬件平臺搭建、并行計算框架軟件設計、GPU信息監(jiān)控軟件設計、通用壓縮軟件設計等。本文的研究工作從系統(tǒng)角度提供了采用GPU進行高性能處理的解決方案，同時也

3、為今后設計、搭建大規(guī)模CPUGPU集群，支撐更大規(guī)模的計算研究提供了一定的借鑒與參考價值。關鍵詞：GPU，高性能處理，CUDA，數(shù)據(jù)壓縮基于GPU的高性能處理系統(tǒng)的研究目錄摘要iABSTRACTii第l章緒論211引言212GPU運算及發(fā)展簡介213國內外研究現(xiàn)狀414論文選題的目的及主要工作715論文章節(jié)安排8第2章系統(tǒng)總體設計921引言9212系統(tǒng)軟硬件方案選擇9221總線選擇9222總線物理接口選擇10223GPU卡選型12224

4、GPU并行開發(fā)環(huán)境選擇14225多GPU并行計算粒度選擇19226軟硬件方案選擇匯總2223系統(tǒng)總體方案設計及工作原理232。31系統(tǒng)總體方案23232系統(tǒng)工作原理2424本章小結27第3章硬件詳細設計2831引言。2832硬件系統(tǒng)組成。2833各模塊詳細設計29331主控板設計29332GPU卡設計30333溫控模塊33334GBE／KVM交換板33335PCIE交換板34336背板模塊34337IB網(wǎng)卡模塊36338電源設計3634