Simulace šíření tepla v mozku s využitím vysokoúrovňových GPGPU technik

Loading...
Thumbnail Image
Date
ORCID
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá akcelerací simulace šíření tepla na grafické kartě. Je zde popsán postup akcelerace existující implementace v Matlabu, která je součástí balíku k-Wave. V práci jsou popsány různé vysokoúrovňové i nízkoúrovňové knihovny pro programovaní na grafických kartách a shrnuty jejich silné a slabé stránky. Byla vytvořena implementace simulace na GPU kompletně pokrývající funkcionalitu původní verze, která dosahuje přibližně stonásobného zrychlení oproti procesorové implementaci v Matlabu. Jako součást této práce byl také vytvořen modul umožňující výpočet diskrétních trigonometrických transformací na grafické kartě, který dosahuje přibližně desetinásobného zrychlení oproti nejlepší procesorové variantě a umožňuje akceleraci simulace s různými okrajovými podmínkami. Výstupem práce je také srovnání výkonu několika verzí základní simulace při využití různých GPGPU technik.
This master's thesis deals with acceleration of heat diffusion simulation using graphics cards. It describes an approach to acceleration of an existing implementation in Matlab, which is a part of k-Wave package. Various high-level as well as low-level libraries for GPU programming are introduced here and their strengths and weaknesses compared. A complete implementation of the simulation on GPU was created as a part of this work. This implementation achieves around hundredfold speedup over the existing CPU solution in Matlab. A module for computation of discrete trigonometric transformations on graphics card was created to accelerate simulation with various boundary conditions. This module achieves around ten times speedup over the best CPU implementation. Another output of this thesis is a performance comparison of several implementations of basic diffusion simulation each using a different GPGPU technique.
Description
Citation
KRBILA, M. Simulace šíření tepla v mozku s využitím vysokoúrovňových GPGPU technik [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Počítačová grafika a interakce
Comittee
prof. Dr. Ing. Pavel Zemčík, dr. h. c. (předseda) doc. Ing. Peter Chudý, Ph.D., MBA (místopředseda) Ing. David Bařina, Ph.D. (člen) doc. RNDr. Milan Češka, Ph.D. (člen) Ing. František Grézl, Ph.D. (člen) Ing. Tomáš Milet, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2022-06-22
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A. Otázky u obhajoby: Popíšte náročnosť prechodu od CuPy na Numba v Python implementácií. Popíšte, ako by ste efektívne implemntovali diskrétne trigonometrické transformácie pomocou CUDA v C++ implementácií. Zabýval jste se šířením tepla v mozku? Jaké verze implementace byla nejvýkonnější? Jaká jsou omezení GPU verzí oproti CPU verzí? Je možné výpočet provádět na více GPU?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení
DOI
Collections
Citace PRO