引力波cWB处理流水线的GPU加速

引力波是爱因斯坦广义相对论的一个重要预言。大爆炸,特别是双黑洞、双中子星等双星系统是理论上最容易探测到的引力波波源。因为可以通过引力波了解这些重大的天体现象,所以对引力波的探测具有十分重要的科学意义。为此,建造了多个耗费巨资的基于激光干涉原理的引力波观测站(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO),以期能够首次直接探测到引力波。cWB(coherent Wave Burst)是一条能对多个观测站的数据进行实时分析处理的流水线。如何提高cWB程序的计算能力,成为了探测引力波的道路上亟待解决的问题。在分析cWB流水线特点的基础上,找到其性能瓶颈,设计并实现了一种有效的并行方法,在具有很强并行处理能力的GPU硬件上实现了对cWB流水线的加速。实验结果表明,与原来基于SSE优化加速的CPU实现相比,该CPU可以达到至少10倍的加速,这对于实现多个站点引力波信号的实时处理具有重要意义,在实时数据处理技术上为使用高精度的探测设备发现引力波提供了支持。

GPU支持的低延迟引力波数据处理

只有快速识别出引力波信号,才可以制导电磁望远镜及时探测到相关的电磁信号,对于全面了解引力波源所发生的天体物理过程,具有十分重要的科学意义.本文针对在激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO)在线运行的并行求和无限冲击响应滤波(Summed Parallel Infinite Impulse Response,SPIIR)流水线数据处理系统,具体介绍了如何在图形处理单元(Graphics Processing Unit,GPU)上采用多种性能优化手段,大幅度提高其数据处理的速度来满足LIGO低延迟实时数据处理的要求.并进一步描述了如何在高新LIGO(Advanced LIGO)基础上实现极低延迟数据处理的计算方法、性能优化方法与相关的工具支持.