基于GPU的高性能處理系統(tǒng)的研究.pdf

1、基于GPU的高性能處理系統(tǒng)的研究摘要隨著傳感器采集手段的多樣化發(fā)展，傳感器每時(shí)每刻都在產(chǎn)生大量、時(shí)序的數(shù)據(jù)流，大數(shù)據(jù)的快速處理已成為數(shù)據(jù)處理者重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。在需要一些非常復(fù)雜的非線性數(shù)學(xué)方程進(jìn)行大規(guī)模和高精度的計(jì)算方面，傳統(tǒng)的在一般計(jì)算機(jī)上進(jìn)行單線程計(jì)算的方式已顯得無(wú)能為力。為滿足實(shí)時(shí)處理要求，急需新的硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)提供短時(shí)間內(nèi)完成大數(shù)據(jù)快速處理的能力。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘頻率得到了很大提高，相應(yīng)地程序的處理速度

2、也得到了提升。但能耗和散熱問(wèn)題限制了時(shí)鐘頻率的提高和單CPU在每個(gè)時(shí)鐘周期中的執(zhí)行能力。傳統(tǒng)通過(guò)提高CPU頻率來(lái)提高處理速度和處理能力，己經(jīng)逐步趨于極限和達(dá)到瓶頸。本文針對(duì)目前CPU計(jì)算能力的限制，設(shè)計(jì)了一種基于GPU的高性能處理系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“高性能處理系統(tǒng)”)。研究?jī)?nèi)容主要涉及GPU硬件平臺(tái)搭建、并行計(jì)算框架軟件設(shè)計(jì)、GPU信息監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)、通用壓縮軟件設(shè)計(jì)等。本文的研究工作從系統(tǒng)角度提供了采用GPU進(jìn)行高性能處理的解決方案，同時(shí)也

3、為今后設(shè)計(jì)、搭建大規(guī)模CPUGPU集群，支撐更大規(guī)模的計(jì)算研究提供了一定的借鑒與參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：GPU，高性能處理，CUDA，數(shù)據(jù)壓縮基于GPU的高性能處理系統(tǒng)的研究目錄摘要iABSTRACTii第l章緒論211引言212GPU運(yùn)算及發(fā)展簡(jiǎn)介213國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀414論文選題的目的及主要工作715論文章節(jié)安排8第2章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)921引言9212系統(tǒng)軟硬件方案選擇9221總線選擇9222總線物理接口選擇10223GPU卡選型12224

4、GPU并行開發(fā)環(huán)境選擇14225多GPU并行計(jì)算粒度選擇19226軟硬件方案選擇匯總2223系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及工作原理232。31系統(tǒng)總體方案23232系統(tǒng)工作原理2424本章小結(jié)27第3章硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)2831引言。2832硬件系統(tǒng)組成。2833各模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)29331主控板設(shè)計(jì)29332GPU卡設(shè)計(jì)30333溫控模塊33334GBE／KVM交換板33335PCIE交換板34336背板模塊34337IB網(wǎng)卡模塊36338電源設(shè)計(jì)3634