基于GPU的通用计算模型

基于计算核和图形接口能够支持GPU通用计算的特点,给出了一个规范的四层编程模型。本文主要研究了在系统抽象层中对计算核和图形接口层的图形操作抽象成通用计算的过程,其目的是屏蔽图形操作的痕迹,使在应用层执行屏蔽图形绘制程序,图形接口能够被抽象成GPU进行通用计算操作,提高面向GPGPU绘制语言的可描述性和规范化,并通过检测模块的设置检测运行环境,以提高效率。

基于图形处理器(GPU)的通用计算

伴随着PC级微机的崛起和普及 ,多年来计算机图形的大部分应用发生了从工作站向微机的大转移 ,这种转移甚至发生在像虚拟现实、计算机仿真这样的实时 (中、小规模 )应用中 这一切的发生从很大程度上源自于图形处理硬件的发展和革新 近年来 ,随着图形处理器 (GPU)性能的大幅度提高以及可编程特性的发展 ,人们首先开始将图形流水线的某些处理阶段以及某些图形算法从CPU向GPU转移 除了计算机图形学本身的应用 ,涉及到其他领域的计算 ,以至于通用计算近 2～ 3年来成为GPU的应用之一 ,并成为研究热点 文中从若干图形硬件发展的历史开始 ,介绍和分析最新GPU在通用计算方面的应用及其技术原理和发展状况 。

GPU通用计算及其在计算智能领域的应用

在日趋复杂的图形处理任务的推动下,GPU已经演化成为具有众多计算核心、计算能力强大的通用计算设备,并被越来越多地应用于图形处理之外的计算领域。GPU具有高并行、低能耗和低成本的特点,在数据并行度高的计算任务中,相比与传统的CPU平台有着显著的优势。随着GPU体系结构的不断演进以及开发平台的逐步完善,GPU已经进入到高性能计算的主流行列。GPU通用计算的普及,使个人和小型机构能有机会获得以往昂贵的大型、超级计算机才能提供的计算能力,并一定程度上改变了科学计算领域的格局和编程开发模式。GPU提供的强大计算能力极大地推动了计算智能的发展,并且已经在深度学习和群体智能优化方法等子领域获得了巨大的成功,更是在图像、语音等领域取得了突破性的进展。随着人工智能技术和方法的不断进步,GPU将在更多的领域获得更加广泛的应用。

GPU通用计算研究

随着图形硬件的快速发展,GPU的通用计算已经成为了一个新的研究领域。本文分析GPU编程模型,介绍使用图形硬件进行通用计算的方法,并把一些常用的算法映射到了GPU上。通过这些算法与CPU上对应的算法进行比较,分析使用GPU进行通用计算的优势和劣势。

基于通用计算的GPU-CPU协作计算模式研究

依据GPU计算特点和任务划分的特点,提出一种类似主从模型的GPU-CPU协作计算的处理模式,通过把问题或算法划分成多子任务,并对划分的子任务给出合理的调度算法,使GPU和CPU各自发挥特点,从而发挥较高效率的GPU通用计算能力,通过测试验证该协作模式是有效的.

GPU的通用计算应用研究

由于图形处理器(GPU)最近几年迅速发展,国内外学者已经将基于GPU的通用计算作为一个新的研究领域。本文在研究国外最新文献的基础上,分析了GPU本身的特性,阐明了基于GPU的应用程序的结构,研究了GPU在编程方法上与普通CPU的差别,并以高斯滤波为实例详细描述了GPU编程的方法和过程。

面向多任务的GPU通用计算虚拟化技术研究

随着硬件功能的不断丰富和软件开发环境的逐渐成熟,GPU在通用计算领域的应用越来越广泛,使用GPU集群来进行海量数据计算的例子不胜枚举。但是,相对于CPU,GPU的功耗较大,如果每个节点都配备GPU,则将大大增加集群的功耗。虚拟化技术的引入使得在虚拟机中利用GPU资源进行通用计算成为可能。为高效、充分地利用GPU,针对GPU的特点,提出了一种面向多任务的可动态调度、支持多用户并发的GPU虚拟化解决方案。在已有的GPU虚拟化方案的基础上,综合考虑虚拟机域间通信的通用性以及任务的周转时间,建立了CUDA管理端来对GPU资源进行统一管理。通过设置综合负载评价值实现负载均衡并降低任务的平均周转时间。在设计的系统上进行大规模矩阵运算实验,结果说明了GPU虚拟化方案在计算系统中的可行性和高效性。

DirectX发展及相关GPU通用计算技术综述

以DirectX最近几个关键版本的更替为主线,介绍了近年来DirectX及相应的图形处理器(GPU)可编程性的发展。详细阐述了GPU编程模型在DirectX不同版本下的特点与性能,包括着色器架构、着色器语言、浮点纹理格式、程序流程控制等几个方面,以及编程模型方面的不同特点与性能对GPU通用计算带来的影响,并从软件和硬件两方面分析了这一领域未来的机遇和挑战。

基于GPU通用计算的分析与研究

基于GPU的通用计算,目前开创了一个新的研究领域。通过阐述其运算特点、运算平台;分析它的硬件架构、计算能力、应用领域;构建实验环境对加速性能进行验证和分析,综合说明GPU通用计算是一种新的高性能运算。

静态程序切片的GPU通用计算功耗预测模型

随着图形处理器通用计算的发展,GPU(graphics processing unit)通用计算程序功耗的度量与优化成为绿色计算领域中的一个基础问题.当前,GPU计算能耗评测主要通过硬件来实现,而开发人员无法在编译之前了解应用程序能耗,难以实现能耗约束下的代码优化与重构.为了解决开发人员评估应用程序能耗的问题,提出了针对应用程序源代码的静态功耗预测模型,根据分支结构的疏密程度以及静态程序切片技术,分别建立分支稀疏和稠密两类应用程序的功耗预测模型.程序切片是介于指令与函数之间的度量粒度,在分析GPU应用程序时具有较强的理论支持和可行性.用非线性回归和小波神经网络建立两种切片功耗模型.针对特定GPU非线性回归模型的准确性较好.小波神经网络预测模型适合各种体系的GPU,具有较好的通用性.对应用程序分支结构进行分析后,为分支稀疏程序提供加权功率统计模型,以保证功耗评估算法的效率.分支稠密程序则采用基于执行路径概率的功耗预测法,以提高预测模型的准确性.实验结果表明,两种预测模型及算法能够有效评估GPU通用计算程序的功耗,模型预测值与实际测量值的相对误差低于6%.

混合现实中基于GPU虚拟化的AI计算优化

研究探讨混合现实(MR)应用中,通过GPU虚拟化优化AI计算,聚焦于多任务调度与资源共享。研究提出了一个模型,其包含一种根据任务优先级、资源需求和等待时间,动态为正在执行的任务分配GPU资源的机制。同时,模型采用优化的多任务调度算法,以提高调度效率。实验结果表明,尽管在单任务性能测试中模型的执行时间、GPU利用率和内存使用方面略逊于物理GPU,但在多任务并发和资源共享方面,研究提出的模型展现了显著优势。未来研究将探索设计更公平高效的资源共享策略,以及进一步优化多任务调度算法。

利用GPU进行通用数值计算的研究

近年来,图形处理器(GPU)的发展日益成熟,应用范围不在局限于计算机图形学本身,已逐步扩展到通用数值计算领域。本文介绍了最新GPU用于通用计算的原理和方法,并在图像处理和科学计算方面对GPU和CPU算法进行了计算速度的对比研究,实验结果表明GPU在通用计算领域相对于CPU具有明显优势。

GPU在通用计算技术领域的研究

介绍GPU的计算方法,分析GPU用于通用计算的发展优势,例举目前基于GPU的密集运算的流行软件,说明今后对于GPU的研究领域与建议。

使用GPU加速通用科学计算-CUDA技术解析

GPU是图形加速卡的处理单元,具有大量的并行流水线,通常,其浮点运算能力是同代的CPU的10倍以上。本文介绍了一种尚在完善中的利用GPU强大的浮点运算能力来加速通用科学计算的编程模型CUDA。CUDA是用于GPU计算的开发环境,它是一个全新的软硬件架构,可以将GPU视为一个并行数据计算的设备,对所进行的计算进行分配和管理。

基于GPU加速的分布式水文模型并行计算性能

针对具有物理机制的分布式水文模型对大流域、长序列模拟计算时间长、模拟速度慢的问题,引入基于GPU的并行计算技术,实现分布式水文模型WEP-L(water and energy transfer processes in large river basins)产流过程的并行化。选择鄱阳湖流域为实验区,采用计算能力为8.6的NVIDIA RTX A4000对算法性能进行测试。研究表明:提出的基于GPU的分布式水文模型并行算法具有良好的加速效果,当线程总数越接近划分的子流域个数(计算任务量)时,并行性能越好,在实验流域WEP-L模型子流域单元为8712个时,加速比最大达到2.5左右;随着计算任务量的增加,加速比逐渐增大,当实验流域WEP-L模型子流域单元增加到24897个时,加速比能达到3.5,表明GPU并行算法在大尺度流域分布式水文模型计算中具有良好的发展潜力。

CPU浮点运算和GPU的通用计算的技术差异

GPU是图形处理器,显卡的处理中心，是中央处理器.CPU的浮点运算能力是关系到CPU的多媒体，3D图形处理的效果。GPU是图形处理器,显卡的处理中心，是进行并行处理的，主要用于处理图形方面的各种运算；CPU是电脑的处理中心，它与GPU工作的位置不一样。CPU和GPU各有所长。CPU的资源多用于缓存， GPU的资源多用于数据计算。将融合得最佳情况来提高电脑的运行效率，提高更好的性价比，可以为我们带来了新的选择。

GPU结构与通用计算探析

GPU拥有极高的计算能力和数据带宽,随着图形硬件技术的发展,GPU的性能越来越强大,但是由于GPU是专为三维图形而设计的,要利用这些资源存在一定的难度。本文分析了GPU并行计算的结构特点,GPU的这些特点使得它用于通用计算比CPU有一定的优势。

隐私计算环境下深度学习的GPU加速技术综述

随着深度学习技术的不断发展,神经网络模型的训练时间越来越长,使用GPU计算对神经网络训练进行加速便成为一项关键技术.此外,数据隐私的重要性也推动了隐私计算技术的发展.首先介绍了深度学习、GPU计算的概念以及安全多方计算、同态加密2种隐私计算技术,而后探讨了明文环境与隐私计算环境下深度学习的GPU加速技术.在明文环境下,介绍了数据并行和模型并行2种基本的深度学习并行训练模式,分析了重计算和显存交换2种不同的内存优化技术,并介绍了分布式神经网络训练过程中的梯度压缩技术.介绍了在隐私计算环境下安全多方计算和同态加密2种不同隐私计算场景下的深度学习GPU加速技术.简要分析了2种环境下GPU加速深度学习方法的异同.

基于GPU通用计算的图像体绘制

基于GPU(graphic processing unit)的体绘制是体视化技术研究的重要分支。应用GPU通用计算改进基于GPU的图像体绘制,在体积图像处理、代理几何面生成、代理几何面渲染等体绘制过程中使用GPU通用计算技术,以提高绘制效率,改善图像质量。实验证明,基于GPU通用计算的体绘制在交互性能和绘制效果方面均表现良好。

基于异构多核心GPU的高性能密码计算技术研究进展

密码学是保障网络安全的核心基础,其在数据保护、身份验证、加密通信等方面发挥着至关重要的作用.随着5G和物联网技术的迅速普及,网络安全面临着空前的挑战,对密码学性能的要求呈现出爆发式增长.GPU能够利用数以千计的计算核心并行化加速复杂计算问题,这种并行化特性非常适用于密码学算法的计算密集型特性.鉴于此,研究人员广泛探索了在GPU平台上加速各种密码算法的方法,与CPU、FPGA等平台相比,GPU展现出明显的性能优势.论述各类密码算法的分类与GPU平台架构,对各类密码在GPU异构平台上的研究现状进行详细分析,总结当前基于GPU平台高性能密码学面临的技术难题,并对未来技术发展进行展望.通过深入研究和总结,旨在为密码工程研究从业者提供有关基于GPU的高性能密码计算的最新研究进展和应用实践的综合参考.