GPU高性能计算在大规模通信系统仿真中的应用

5G系统仿真中,由于多小区、多用户、多基站,多天线的大规模通信系统的出现,5G通信系统仿真的时间过长。为了突破5G仿真的"时间瓶颈",本文将高性能GPU计算应用到大规模通信系统的仿真中,利用CPU和GPU的交互编程,完成仿真任务,并提升仿真效率。以信道系数从时域到频域的变换为例,对单个GPU和多GPU在通信系统仿真中的应用进行研究,得出了仿真性能提升的方法和提升效果。

基于GPU加速和随机边界的3D弹性波逆时偏移算法

三维弹性波逆时偏移需要巨大的计算量和硬盘存储需求,针对此问题,本文引进GPU并行算法和随机边界的概念,在保证同样偏移精度的基础上,采用GPU加速和随机边界方法改进三维逆时偏移算法。本文完成了三维弹性波逆时偏移的CPU和GPU并行算法,对逆时偏移成像效果、加速效果进行了分析验证。

基于大气-水动力集成模型的城市内涝模拟预报研究

城市内涝预报是降低内涝灾害风险、保障人身财产安全的重要措施。针对传统城市内涝预报方法空间分辨率低、预见期短,无法准确、及时预测出内涝过程的问题,本文通过集成大气数值预报模型和水动力模型,构建高分辨率长预见期内涝预报模型。集成预报模型采用中尺度数值预报模型(GRAPES_MESO)生成预报降雨数据,通过水动力模型将降雨转换成地表径流以模拟内涝演变过程,并提出了一种预报降雨数据重构方法,进一步提高了预报结果的可靠性。沣西新城城市内涝过程预测结果表明,该集成模型具有较高的预报精度和较长的预见期,预报面积和水深的纳什效率系数(NSE)分别为0.89、0.94。模型能较好地预测城市内涝淹没过程,可为城市防涝减灾提供决策依据。

GPU并行计算编程技术介绍

近年来GPU通用计算蓬勃发展。程序开发者和GPU通用计算应用程序的数量增长很快。针对不同的应用程序的要求和程序开发者不同的使用习惯,围绕着CUDA架构的GPU,NVIDIA及其合作伙伴共同开发了很多种不同的编程技术。本文详细介绍了它们的特点和适用对象。希望可以帮助广大开发人员针对自己的编程习惯和程序要求选择最为合适的编程技术。

煤热解模拟新方法—ReaxFF MD的GPU并行与化学信息学分析

针对Reax FF MD模拟煤热解反应机理存在的模拟计算效率和化学反应分析能力缺乏这两个关键问题,本课题组提出将GPU(graphics processing unit)高性能计算与化学信息学分析相结合的新方法,建立了国际上首个基于GPU的Reax FF MD程序系统GMD-Reax及国际上首个Reax FF MD模拟的化学反应分析系统VARx MD,大幅提升了Reax FF MD计算大规模煤分子模型的计算能力,实现了煤热解模拟结果中复杂反应的直接分析.利用该方法可将反映复杂煤结构特点的大规模煤分子模型作为一个整体进行Reax FF MD的模拟,所获得的煤热解主要产物随温度和时间演变的趋势及煤热解详细的化学反应信息,是实验方法或其他计算方法难以得到的.因此本课题组认为GPU并行与化学信息学分析相结合的Reax FF MD模拟新方法为从分子层次上系统认识煤热解转化过程的复杂化学反应机理提供了可能.

海面弱小目标红外检测算法的高速实现

为了实现红外图像中海面弱小目标的精确检测,提出了一种基于局部峰值检测和管道滤波的红外图像处理算法。首先采取局部峰值检测提取疑似目标,然后根据自适应域值处理去除多数非目标峰值,最后通过管道滤波法排除残留干扰以准确识别目标。针对算法中包括大量条件判断和并行计算的特点,通过比对CPU和GPU的工作特性,最终采用CPU-GPU协作的异构计算模型对算法进行了加速。实验结果表明,在大量海面杂波的干扰下,该加速检测算法运行后的目标检测漏警率不高于3.5%,虚警率不高于5%,加速比为26,处理分辨率为640X512图像的速率不低于32帧/秒,具有很高的工程应用价值。