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融合GPU的拟单层覆盖近似集计算方法
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作者 吴正江 吕成功 王梦松 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期71-82,共12页
拟单层覆盖粗糙集是一种匹配集值信息系统且有高质量和高效率的粗糙集模型。拟单层覆盖近似集的计算过程中存在大量计算密集且逻辑简单的运算,为此,提出拟单层覆盖近似集的矩阵化表示方法,以利用图形处理器(GPU)强大的计算性能加速计算... 拟单层覆盖粗糙集是一种匹配集值信息系统且有高质量和高效率的粗糙集模型。拟单层覆盖近似集的计算过程中存在大量计算密集且逻辑简单的运算,为此,提出拟单层覆盖近似集的矩阵化表示方法,以利用图形处理器(GPU)强大的计算性能加速计算过程。为了实现这一目标,使用布尔矩阵表示拟单层覆盖近似空间中的元素,引入与集合运算对应的布尔矩阵算子,提出拟单层覆盖粗糙近似集(DE、DA、DE0与DA0)的矩阵表示,并设计矩阵化拟单层覆盖近似集算法(M_SMC)。同时,相应的定理证明了拟单层覆盖近似集的矩阵表示形式与原始定义的等价性。然而,M_SMC运行过程中出现了矩阵存储和计算步骤的内存消耗过多问题。为了将算法部署到显存有限的GPU上,优化矩阵存储和计算步骤,提出分批处理的矩阵化拟单层覆盖近似集算法(BM_SMC)。在10个数据集上的实验结果表明,融合GPU的BM_SMC算法与单纯使用中央处理器(CPU)的BM_SMC算法相比计算效率提高2.16~11.3倍,BM_SMC算法可以在有限的存储空间条件下充分利用GPU,能够有效地提高拟单层覆盖近似集的计算效率。 展开更多
关键词 拟单层覆盖近似集 集值信息系统 矩阵化 gpu加速 分批处理
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TEB:GPU上矩阵分解重构的高效SpMV存储格式
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作者 王宇华 张宇琪 +2 位作者 何俊飞 徐悦竹 崔环宇 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2024年第4期1094-1108,共15页
稀疏矩阵向量乘法(SpMV)是科学与工程领域中一个至关重要的计算过程,CSR(compressed sparse row)格式是最常用的稀疏矩阵存储格式之一,在图形处理器(GPU)平台上实现并行SpMV的过程中,其只存储稀疏矩阵的非零元,避免零元素填充所带来的... 稀疏矩阵向量乘法(SpMV)是科学与工程领域中一个至关重要的计算过程,CSR(compressed sparse row)格式是最常用的稀疏矩阵存储格式之一,在图形处理器(GPU)平台上实现并行SpMV的过程中,其只存储稀疏矩阵的非零元,避免零元素填充所带来的计算冗余,节约存储空间,但存在着负载不均衡的问题,浪费了计算资源。针对上述问题,对近年来效果良好的存储格式进行了研究,提出了一种逐行分解重组存储格式——TEB(threshold-exchangeorder block)格式。该格式采用启发式阈值选择算法确定合适分割阈值,并结合基于重排序的行归并算法,对稀疏矩阵进行重构分解,使得块与块之间非零元个数尽可能得相近,其次结合CUDA(computer unified device architecture)线程技术,提出了基于TEB存储格式的子块间并行SpMV算法,能够合理分配计算资源,解决负载不均衡问题,从而提高SpMV并行计算效率。为了验证TEB存储格式的有效性,在NVIDIA Tesla V100平台上进行实验,结果表明TEB相较于PBC(partition-block-CSR)、AMF-CSR(adaptive multi-row folding of CSR)、CSR-Scalar(compressed sparse row-scalar)和CSR5(compressed sparse row 5)存储格式,在SpMV的时间性能方面平均可提升3.23、5.83、2.33和2.21倍;在浮点计算性能方面,平均可提高3.36、5.95、2.29和2.13倍。 展开更多
关键词 稀疏矩阵向量乘法(SpMV) 重新排序 CSR格式 负载均衡 存储格式 图形处理器(gpu)
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GNNSched:面向GPU的图神经网络推理任务调度框架 被引量:1
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作者 孙庆骁 刘轶 +4 位作者 杨海龙 王一晴 贾婕 栾钟治 钱德沛 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-11,共11页
由于频繁的显存访问,图神经网络GNN在GPU上运行时往往资源利用率较低。现有的推理框架由于没有考虑GNN输入的不规则性,直接适用到GNN进行推理任务共置时可能会超出显存容量导致任务失败。对于GNN推理任务,需要根据其输入特点预先分析并... 由于频繁的显存访问,图神经网络GNN在GPU上运行时往往资源利用率较低。现有的推理框架由于没有考虑GNN输入的不规则性,直接适用到GNN进行推理任务共置时可能会超出显存容量导致任务失败。对于GNN推理任务,需要根据其输入特点预先分析并发任务的显存占用情况,以确保并发任务在GPU上的成功共置。此外,多租户场景提交的推理任务亟需灵活的调度策略,以满足并发推理任务的服务质量要求。为了解决上述问题,提出了GNNSched,其在GPU上高效管理GNN推理任务的共置运行。具体来说,GNNSched将并发推理任务组织为队列,并在算子粒度上根据成本函数估算每个任务的显存占用情况。GNNSched实现了多种调度策略来生成任务组,这些任务组被迭代地提交到GPU并发执行。实验结果表明,GNNSched能够满足并发GNN推理任务的服务质量并降低推理任务的响应时延。 展开更多
关键词 图神经网络 图形处理器 推理框架 任务调度 估计模型
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隐私计算环境下深度学习的GPU加速技术综述
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作者 秦智翔 杨洪伟 +2 位作者 郝萌 何慧 张伟哲 《信息安全研究》 CSCD 北大核心 2024年第7期586-593,共8页
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... 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. 展开更多
关键词 深度学习 gpu计算 隐私计算 安全多方计算 同态加密
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基于GPU和角正交投影视图的多视角投影全息图
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作者 曹雪梅 张春晓 +4 位作者 管明祥 夏林中 郭丽丽 苗玉虎 曹士平 《深圳大学学报(理工版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期536-541,共6页
针对多视角投影全息图生成速度慢的问题,提出一种基于计算机图形处理单元(graphics processing unit,GPU)的多视角投影计算全息图合成方法.获取多个角正交投影视图,充分利用GPU强大的并行计算能力,同时计算多幅投影视图对全息图的作用,... 针对多视角投影全息图生成速度慢的问题,提出一种基于计算机图形处理单元(graphics processing unit,GPU)的多视角投影计算全息图合成方法.获取多个角正交投影视图,充分利用GPU强大的并行计算能力,同时计算多幅投影视图对全息图的作用,即在计算过程中同时将沿着投影方向移位后的一系列角正交投影视图乘以其相应的常数相位因子.其中,每个投影图像的投影角决定了其移位的距离和常数相位因子.将所有并行计算结果累加,可以得到一个包含物体三维信息的二维复矩阵,即菲涅尔全息图.相较于使用计算机中央处理器(central processing unit,CPU)进行计算,本方法显著提升了计算速度,将计算效率提高了30~40倍,为多视角投影全息图的高效生成提供一种可行途径. 展开更多
关键词 信息处理技术 计算全息 全息显示 图形处理单元 角正交投影视图 多视角投影全息
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GPU加速下的三维快速分解后向投影SAS成像算法
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作者 陶鸿博 张东升 黄勇 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期3247-3256,共10页
后向投影(back projection,BP)算法是一种精确的时域成像算法,但BP算法的计算复杂度高,难以实现实时性成像,特别是在考虑三维成像时,BP算法的计算复杂度会进一步增加。提出一种应用在合成孔径声纳(synthetic aperture sonar,SAS)上的三... 后向投影(back projection,BP)算法是一种精确的时域成像算法,但BP算法的计算复杂度高,难以实现实时性成像,特别是在考虑三维成像时,BP算法的计算复杂度会进一步增加。提出一种应用在合成孔径声纳(synthetic aperture sonar,SAS)上的三维快速分解BP(fast factorized BP,FFBP)成像算法,并利用图形处理器(graphics processing unit,GPU)加速三维FFBP算法。经过对点目标的测试,计算时间从原本的263 s降低到了2.3 s,解决了SAS中的三维成像实时性问题。同时,验证了所提算法在非理想航迹下的成像效果。结果表明,在添加幅度不超过0.1 m(一个波长以内)的正弦扰动时,所提算法对点目标仍有良好的聚焦效果。 展开更多
关键词 快速分解后向投影 并行计算 图形处理器 合成孔径声纳 三维成像
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TIME-DOMAIN INTERPOLATION ON GRAPHICS PROCESSING UNIT 被引量:1
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作者 XIQI LI GUOHUA SHI YUDONG ZHANG 《Journal of Innovative Optical Health Sciences》 SCIE EI CAS 2011年第1期89-95,共7页
The signal processing speed of spectral domain optical coherence tomography(SD-OCT)has become a bottleneck in a lot of medical applications.Recently,a time-domain interpolation method was proposed.This method can get ... The signal processing speed of spectral domain optical coherence tomography(SD-OCT)has become a bottleneck in a lot of medical applications.Recently,a time-domain interpolation method was proposed.This method can get better signal-to-noise ratio(SNR)but much-reduced signal processing time in SD-OCT data processing as compared with the commonly used zeropadding interpolation method.Additionally,the resampled data can be obtained by a few data and coefficients in the cutoff window.Thus,a lot of interpolations can be performed simultaneously.So,this interpolation method is suitable for parallel computing.By using graphics processing unit(GPU)and the compute unified device architecture(CUDA)program model,time-domain interpolation can be accelerated significantly.The computing capability can be achieved more than 250,000 A-lines,200,000 A-lines,and 160,000 A-lines in a second for 2,048 pixel OCT when the cutoff length is L=11,L=21,and L=31,respectively.A frame SD-OCT data(400A-lines×2,048 pixel per line)is acquired and processed on GPU in real time.The results show that signal processing time of SD-OCT can befinished in 6.223 ms when the cutoff length L=21,which is much faster than that on central processing unit(CPU).Real-time signal processing of acquired data can be realized. 展开更多
关键词 Optical coherence tomography real-time signal processing graphics processing unit gpu CUDA
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The inversion of density structure by graphic processing unit(GPU) and identification of igneous rocks in Xisha area 被引量:1
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作者 Lei Yu Jian Zhang +2 位作者 Wei Lin Rongqiang Wei Shiguo Wu 《Earthquake Science》 2014年第1期117-125,共9页
Organic reefs, the targets of deep-water petro- leum exploration, developed widely in Xisha area. However, there are concealed igneous rocks undersea, to which organic rocks have nearly equal wave impedance. So the ig... Organic reefs, the targets of deep-water petro- leum exploration, developed widely in Xisha area. However, there are concealed igneous rocks undersea, to which organic rocks have nearly equal wave impedance. So the igneous rocks have become interference for future explo- ration by having similar seismic reflection characteristics. Yet, the density and magnetism of organic reefs are very different from igneous rocks. It has obvious advantages to identify organic reefs and igneous rocks by gravity and magnetic data. At first, frequency decomposition was applied to the free-air gravity anomaly in Xisha area to obtain the 2D subdivision of the gravity anomaly and magnetic anomaly in the vertical direction. Thus, the dis- tribution of igneous rocks in the horizontal direction can be acquired according to high-frequency field, low-frequency field, and its physical properties. Then, 3D forward model- ing of gravitational field was carried out to establish the density model of this area by reference to physical properties of rocks based on former researches. Furthermore, 3D inversion of gravity anomaly by genetic algorithm method of the graphic processing unit (GPU) parallel processing in Xisha target area was applied, and 3D density structure of this area was obtained. By this way, we can confine the igneous rocks to the certain depth according to the density of the igneous rocks. The frequency decomposition and 3D inversion of gravity anomaly by genetic algorithm method of the GPU parallel processing proved to be a useful method for recognizing igneous rocks to its 3D geological position. So organic reefs and igneous rocks can be identified, which provide a prescient information for further exploration. 展开更多
关键词 Xisha area Organic reefs and igneous rocks -Frequency decomposition of potential field 3D inversionof the graphic processing unit gpu parallel processing
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Compute Unified Device Architecture Implementation of Euler/Navier-Stokes Solver on Graphics Processing Unit Desktop Platform for 2-D Compressible Flows
9
作者 Zhang Jiale Chen Hongquan 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2016年第5期536-545,共10页
Personal desktop platform with teraflops peak performance of thousands of cores is realized at the price of conventional workstations using the programmable graphics processing units(GPUs).A GPU-based parallel Euler/N... Personal desktop platform with teraflops peak performance of thousands of cores is realized at the price of conventional workstations using the programmable graphics processing units(GPUs).A GPU-based parallel Euler/Navier-Stokes solver is developed for 2-D compressible flows by using NVIDIA′s Compute Unified Device Architecture(CUDA)programming model in CUDA Fortran programming language.The techniques of implementation of CUDA kernels,double-layered thread hierarchy and variety memory hierarchy are presented to form the GPU-based algorithm of Euler/Navier-Stokes equations.The resulting parallel solver is validated by a set of typical test flow cases.The numerical results show that dozens of times speedup relative to a serial CPU implementation can be achieved using a single GPU desktop platform,which demonstrates that a GPU desktop can serve as a costeffective parallel computing platform to accelerate computational fluid dynamics(CFD)simulations substantially. 展开更多
关键词 graphics processing unit(gpu) gpu parallel computing compute unified device architecture(CUDA)Fortran finite volume method(FVM) acceleration
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Falcon后量子算法的密钥树生成部件GPU并行优化设计与实现
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作者 张磊 赵光岳 +1 位作者 肖超恩 王建新 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期208-215,共8页
近年来,后量子密码算法因其具有抗量子攻击的特性成为安全领域的研究热点。基于格的Falcon数字签名算法是美国国家标准与技术研究所(NIST)公布的首批4个后量子密码标准算法之一。密钥树生成是Falcon算法的核心部件,在实际运算中占用较... 近年来,后量子密码算法因其具有抗量子攻击的特性成为安全领域的研究热点。基于格的Falcon数字签名算法是美国国家标准与技术研究所(NIST)公布的首批4个后量子密码标准算法之一。密钥树生成是Falcon算法的核心部件,在实际运算中占用较多的时间和消耗较多的资源。为此,提出一种基于图形处理器(GPU)的Falcon密钥树并行生成方案。该方案使用奇偶线程联合控制的单指令多线程(SIMT)并行模式和无中间变量的直接计算模式,达到了提升速度和减少资源占用的目的。基于Python的CUDA平台进行了实验,验证结果的正确性。实验结果表明,Falcon密钥树生成在RTX 3060 Laptop的延迟为6 ms,吞吐量为167次/s,在计算单个Falcon密钥树生成部件时相对于CPU实现了1.17倍的加速比,在同时并行1024个Falcon密钥树生成部件时,GPU相对于CPU的加速比达到了约56倍,在嵌入式Jetson Xavier NX平台上的吞吐量为32次/s。 展开更多
关键词 后量子密码 Falcon算法 图形处理器 CUDA平台 并行计算
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NTRU格基密钥封装方案GPU高性能实现
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作者 李文倩 沈诗羽 赵运磊 《计算机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2163-2178,共16页
随着量子计算技术的发展,传统加密算法受到的威胁日益严重.为应对量子计算时代的挑战,各国正积极加强后量子密码算法的实现和迁移部署工作.由于NTRU密码方案具有结构简洁、计算效率高、尺寸较小、无专利风险等优点,因此NTRU格基密钥封... 随着量子计算技术的发展,传统加密算法受到的威胁日益严重.为应对量子计算时代的挑战,各国正积极加强后量子密码算法的实现和迁移部署工作.由于NTRU密码方案具有结构简洁、计算效率高、尺寸较小、无专利风险等优点,因此NTRU格基密钥封装算法对于后量子时代的密码技术储备和应用具有重要意义.同时,图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)以其强大的并行计算能力、高吞吐量、低能耗等特性,已成为当前高并发密码工程实现的重要平台.本文给出后量子密码算法CTRU/CNTR的首个GPU高性能实现方案.对GPU主要资源占用进行分析,我们综合考虑并行计算、内存访问、数据布局和算法优化等多个方面,采用一系列计算和内存优化技术,旨在并行加速计算、优化访存、合理占用GPU资源以及减少I/O时延,从而提高本方案的计算能力和性能.本文的主要贡献在于以下几个方面:首先,针对模约减操作,使用NVIDIA并行指令集实现,有效减少所需指令条数;其次,针对耗时的多项式乘法模块,采用混合基NTT,并采用层融合、循环展开和延迟约减等方法,加快计算速度;此外,针对内存重复访问和冲突访问等问题,通过合并访存、核函数融合等优化技术,实现内存的高效访问;最后,为实现高并行的算法,设计恰当的线程块大小和数量,采用内存池机制,实现多任务的快速访存和高效处理.基于NVIDIA RTX4090平台,本方案CTRU768实现中密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别为每秒1170.9万次、926.7万次和315.4万次.与参考实现相比,密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别提高了336倍、174倍和128倍.本方案CNTR768实现中密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别为每秒1117.3万次、971.8万次和322.2万次.与参考实现相比,密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别提高了329倍、175倍和134倍;与开源Kyber实现相比,密钥生成、密钥封装和密钥解封装的吞吐量分别提升10.84~11.36倍、9.49~9.95倍和5.11~5.22倍.高性能的密钥封装实现在大规模任务处理场景下具有较大的应用潜力,对保障后量子时代的信息和数据安全具有重要意义. 展开更多
关键词 后量子密码 格基密码 密钥封装方案 并行处理 图形处理器
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基于GPU的LBM迁移模块算法优化
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作者 黄斌 柳安军 +3 位作者 潘景山 田敏 张煜 朱光慧 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期232-238,共7页
格子玻尔兹曼方法(LBM)是一种基于介观模拟尺度的计算流体力学方法,其在计算时设置大量的离散格点,具有适合并行的特性。图形处理器(GPU)中有大量的算术逻辑单元,适合大规模的并行计算。基于GPU设计LBM的并行算法,能够提高计算效率。但... 格子玻尔兹曼方法(LBM)是一种基于介观模拟尺度的计算流体力学方法,其在计算时设置大量的离散格点,具有适合并行的特性。图形处理器(GPU)中有大量的算术逻辑单元,适合大规模的并行计算。基于GPU设计LBM的并行算法,能够提高计算效率。但是LBM算法迁移模块中每个格点的计算都需要与其他格点进行通信,存在较强的数据依赖。提出一种基于GPU的LBM迁移模块算法优化策略。首先分析迁移部分的实现逻辑,通过模型降维,将三维模型按照速度分量离散为多个二维模型,降低模型的复杂度;然后分析迁移模块计算前后格点中的数据差异,通过数据定位找到迁移模块的通信规律,并对格点之间的数据交换方式进行分类;最后使用分类的交换方式对离散的二维模型进行区域划分,设计新的数据通信方式,由此消除数据依赖的影响,将迁移模块完全并行化。对并行算法进行测试,结果显示:该算法在1.3×10^(8)规模网格下能达到1.92的加速比,表明算法具有良好的并行效果;同时对比未将迁移模块并行化的算法,所提优化策略能提升算法30%的并行计算效率。 展开更多
关键词 高性能计算 格子玻尔兹曼方法 图形处理器 并行优化 数据重排
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Multi-relaxation-time lattice Boltzmann simulations of lid driven flows using graphics processing unit
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作者 Chenggong LI J.P.Y.MAA 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2017年第5期707-722,共16页
Large eddy simulation (LES) using the Smagorinsky eddy viscosity model is added to the two-dimensional nine velocity components (D2Q9) lattice Boltzmann equation (LBE) with multi-relaxation-time (MRT) to simul... Large eddy simulation (LES) using the Smagorinsky eddy viscosity model is added to the two-dimensional nine velocity components (D2Q9) lattice Boltzmann equation (LBE) with multi-relaxation-time (MRT) to simulate incompressible turbulent cavity flows with the Reynolds numbers up to 1 × 10^7. To improve the computation efficiency of LBM on the numerical simulations of turbulent flows, the massively parallel computing power from a graphic processing unit (GPU) with a computing unified device architecture (CUDA) is introduced into the MRT-LBE-LES model. The model performs well, compared with the results from others, with an increase of 76 times in computation efficiency. It appears that the higher the Reynolds numbers is, the smaller the Smagorinsky constant should be, if the lattice number is fixed. Also, for a selected high Reynolds number and a selected proper Smagorinsky constant, there is a minimum requirement for the lattice number so that the Smagorinsky eddy viscosity will not be excessively large. 展开更多
关键词 large eddy simulation (LES) multi-relaxation-time (MRT) lattice Boltzmann equation (LBE) two-dimensional nine velocity components (D2Q9) Smagorinskymodel graphic processing unit gpu computing unified device architecture (CUDA)
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Parallel Image Processing: Taking Grayscale Conversion Using OpenMP as an Example
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作者 Bayan AlHumaidan Shahad Alghofaily +2 位作者 Maitha Al Qhahtani Sara Oudah Naya Nagy 《Journal of Computer and Communications》 2024年第2期1-10,共10页
In recent years, the widespread adoption of parallel computing, especially in multi-core processors and high-performance computing environments, ushered in a new era of efficiency and speed. This trend was particularl... In recent years, the widespread adoption of parallel computing, especially in multi-core processors and high-performance computing environments, ushered in a new era of efficiency and speed. This trend was particularly noteworthy in the field of image processing, which witnessed significant advancements. This parallel computing project explored the field of parallel image processing, with a focus on the grayscale conversion of colorful images. Our approach involved integrating OpenMP into our framework for parallelization to execute a critical image processing task: grayscale conversion. By using OpenMP, we strategically enhanced the overall performance of the conversion process by distributing the workload across multiple threads. The primary objectives of our project revolved around optimizing computation time and improving overall efficiency, particularly in the task of grayscale conversion of colorful images. Utilizing OpenMP for concurrent processing across multiple cores significantly reduced execution times through the effective distribution of tasks among these cores. The speedup values for various image sizes highlighted the efficacy of parallel processing, especially for large images. However, a detailed examination revealed a potential decline in parallelization efficiency with an increasing number of cores. This underscored the importance of a carefully optimized parallelization strategy, considering factors like load balancing and minimizing communication overhead. Despite challenges, the overall scalability and efficiency achieved with parallel image processing underscored OpenMP’s effectiveness in accelerating image manipulation tasks. 展开更多
关键词 Parallel Computing Image processing OPENMP Parallel Programming High Performance Computing gpu (Graphic processing unit)
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Optimization of a precise integration method for seismic modeling based on graphic processing unit 被引量:2
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作者 Jingyu Li Genyang Tang Tianyue Hu 《Earthquake Science》 CSCD 2010年第4期387-393,共7页
General purpose graphic processing unit (GPU) calculation technology is gradually widely used in various fields. Its mode of single instruction, multiple threads is capable of seismic numerical simulation which has ... General purpose graphic processing unit (GPU) calculation technology is gradually widely used in various fields. Its mode of single instruction, multiple threads is capable of seismic numerical simulation which has a huge quantity of data and calculation steps. In this study, we introduce a GPU-based parallel calculation method of a precise integration method (PIM) for seismic forward modeling. Compared with CPU single-core calculation, GPU parallel calculating perfectly keeps the features of PIM, which has small bandwidth, high accuracy and capability of modeling complex substructures, and GPU calculation brings high computational efficiency, which means that high-performing GPU parallel calculation can make seismic forward modeling closer to real seismic records. 展开更多
关键词 precise integration method seismic modeling general purpose gpu graphic processing unit
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基于GPU的多模式SAR成像加速研究 被引量:1
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作者 白澜 魏仁乐 +2 位作者 郭拯危 赵建辉 李宁 《太赫兹科学与电子信息学报》 2023年第8期1037-1042,共6页
针对多模式合成孔径雷达(SAR)成像处理中存在的计算效率不足问题,提出了一种基于GPU的多模式SAR统一成像并行加速方法。为充分利用GPU的显存资源,提高算法的运算效率,利用共享内存对矩阵转置、矩阵相乘等部分进行大规模数据并行计算。... 针对多模式合成孔径雷达(SAR)成像处理中存在的计算效率不足问题,提出了一种基于GPU的多模式SAR统一成像并行加速方法。为充分利用GPU的显存资源,提高算法的运算效率,利用共享内存对矩阵转置、矩阵相乘等部分进行大规模数据并行计算。实验结果表明,该算法大幅度提升了多模式SAR成像的计算效率,最高加速比达到55.62,解决了GPU显存空间利用率较低的问题。 展开更多
关键词 合成孔径雷达 图形处理器 多模式 并行加速
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基于GPU加速的全源对最短路径并行算法 被引量:1
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作者 肖汉 肖诗洋 +1 位作者 李焕勤 周清雷 《云南大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1022-1032,共11页
针对最短路径算法处理大规模数据集低效的问题,提出了基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)加速的全源对最短路径并行算法.首先通过优化矩阵乘法算法实现了在工作组内和组间进行并行运算数据,然后减少了非规则行造成的工作项分... 针对最短路径算法处理大规模数据集低效的问题,提出了基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)加速的全源对最短路径并行算法.首先通过优化矩阵乘法算法实现了在工作组内和组间进行并行运算数据,然后减少了非规则行造成的工作项分支,最后降低了工作项对邻接矩阵计算条带存储资源的访问延时.实验结果表明,与基于AMD Ryzen5 1600X CPU的串行算法、基于开放多处理(Open Multi-Processing, OpenMP)并行算法和基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture, CUDA)并行算法相比,最短路径并行算法在开放式计算语言(Open Computing Language, OpenCL)架构下NVIDIA GeForce GTX 1 070计算平台上分别获得了196.35、36.76和2.25倍的加速比,验证了提出的并行优化方法的有效性和性能可移植性. 展开更多
关键词 最短路径 重复平方法 图形处理器 开放式计算语言 并行算法
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基于GPU的固态晶体硅分子动力学算法优化 被引量:1
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作者 李靖 祝爱琦 +1 位作者 韩林 侯超峰 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期288-295,共8页
分子动力学模拟通常用于晶体硅热力学性质的研究,因原子间采用复杂的多体作用势,分子模拟通常面临较高的计算负载,导致计算的时间和空间尺度受限。图形处理器(GPU)采用并行多线程技术,用于计算密集型处理任务,在分子动力学模拟领域中显... 分子动力学模拟通常用于晶体硅热力学性质的研究,因原子间采用复杂的多体作用势,分子模拟通常面临较高的计算负载,导致计算的时间和空间尺度受限。图形处理器(GPU)采用并行多线程技术,用于计算密集型处理任务,在分子动力学模拟领域中显示巨大的应用潜力。因此,充分利用GPU硬件架构特性提升固态共价晶体硅分子动力学模拟的时空尺度对晶体硅导热机制的研究具有重要意义。基于固态共价晶体硅分子动力学模拟算法,提出面向GPU计算平台的固定邻居算法设计与优化。利用数据结构、分支结构优化等方法解决分子动力学模拟的固定邻居算法全局访存和分支结构的耗时问题,降低数据访存消耗和分支冲突,通过改变线程并行调度方式,在GPU计算平台上实现高性能并行计算,有效解决计算负载问题。实验结果表明,LAMMPS双精度固态晶体硅分子动力学模拟与双精度固定邻居算法的加速比为11.62,HOOMD-blue双精度固态晶体硅分子动力学模拟与双精度固定邻居算法和单精度固定邻居算法的加速比分别为9.39和12.18。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 图形处理器 固定邻居 数据结构 分支结构
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混沌线程池与GPU优化的批量图像加密算法 被引量:1
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作者 潘明华 王一涵 +1 位作者 谷盛民 孙绍华 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第34期14618-14626,共9页
数据量大且冗余度高是数字图像显著的特征,这对大批量图像快速实时加密提出了挑战。为了解决此问题,基于Lorenz混沌加密技术,设计了一种采用线程池与图形处理器(graphics processing unit,GPU)组合优化的批量图像加密算法。该算法通过... 数据量大且冗余度高是数字图像显著的特征,这对大批量图像快速实时加密提出了挑战。为了解决此问题,基于Lorenz混沌加密技术,设计了一种采用线程池与图形处理器(graphics processing unit,GPU)组合优化的批量图像加密算法。该算法通过线程池改进图像的读写,并进行图像镜像变换;利用Lorenz混沌系统生成加密序列,结合图像分块混沌序列进行加密;然后对批量图像数据进行打包,通过GPU进行大批量的异步计算;最后重组图像矩阵得到批量加密图像。实验测试表明,该算法能够有效抵御常见的攻击手段,经过性能优化后的批量数字图像加密算法,可以保证图像安全性;同时,在批量图像读取速率和加解密处理效率方面有显著的提高。 展开更多
关键词 图像加密 混沌系统 并行计算 线程池 图形处理器(graphics processing unit gpu)
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基于GPU的数字下变频累积误差控制方法 被引量:2
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作者 李超 焦义文 +2 位作者 傅诗媛 高泽夫 毛飞龙 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期965-972,共8页
针对数字下变频系统中高速数据处理实时性需求,设计了基于中央处理器(central processing unit,CPU)+图形处理单元(graphic processing unit,GPU)的异构平台数字下变频处理算法,并完成了相应并行程序设计,进行了实际数据验证。鉴于GPU... 针对数字下变频系统中高速数据处理实时性需求,设计了基于中央处理器(central processing unit,CPU)+图形处理单元(graphic processing unit,GPU)的异构平台数字下变频处理算法,并完成了相应并行程序设计,进行了实际数据验证。鉴于GPU运算采用单精度浮点数格式进行数据处理,进行长时程数据处理过程中,会产生浮点数舍入误差累积,导致结果的不准确不可靠,设计了联合相位循环归零法和无误差变换补偿法,实现了浮点数舍入误差的控制与补偿。数据测试结果表明,所提方法可将相位误差控制在10-11rad以内,且不随时间累积,计算结果准确可靠。 展开更多
关键词 图形处理单元 舍入误差 累积误差 无误差变换
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