基于協(xié)同異構(gòu)模型的成形模擬計算加速.pdf

1、成形模擬中的多場耦合分析，非線性多尺度耦合分析等問題通常需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行多次計算以得到有效的結(jié)果，另外這些計算又必須在合理的時間內(nèi)完成。本文主要從并行計算架構(gòu)方面研究成形模擬中的計算加速方法，提出了基于CPU/GPU架構(gòu)的協(xié)同異構(gòu)計算模型來縮短成形模擬過程中的計算時間。
　　 本文把工作重點放在了如何優(yōu)化CPU/GPU協(xié)同異構(gòu)計算模型，縮短計算時間問題的研究上，通過對成形模擬中求解多物理場耦合，多尺度耦合分析過程中的溫度場問題

2、，應(yīng)力應(yīng)變問題經(jīng)常用到的有限差分法，矩陣與向量乘積等常用計算方法的GPU架構(gòu)的程序?qū)崿F(xiàn)，極大的提高了計算效率，將大量計算轉(zhuǎn)移到計算效率較高的GPU架構(gòu)上來，減輕CPU的計算壓力，縮短計算時間。本文通過對六個數(shù)據(jù)存儲優(yōu)化方案的實驗分析，不斷優(yōu)化CPU/GPU異構(gòu)計算架構(gòu)的設(shè)計方法，經(jīng)過各種實驗數(shù)據(jù)證明，得出了比較合適的數(shù)據(jù)存儲方案，針對GPU架構(gòu)在科學(xué)計算方面的一些缺陷，通過CPU來協(xié)同完成。通過將完全位串鏈表與位掩碼結(jié)合在一起使用優(yōu)化了

3、存儲器結(jié)構(gòu)對計算性能的影響，測試發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化方案比沒有優(yōu)化過的方案有25倍的性能提升。在程序設(shè)計和收斂求和計算過程中充分利用共享內(nèi)存空間，減少不必要的數(shù)據(jù)同步，減少導(dǎo)致緩存命中率下降的因素。通過使用分支同步的方法來處理條件分支，在發(fā)生條件分支時，轉(zhuǎn)移方向相同線程的先執(zhí)行完分支中的指令，然后另外一個轉(zhuǎn)移方向的線程再執(zhí)行另外一個分支中的指令優(yōu)化了單指令多線程技術(shù)對計算性能的影響。
　　 通過實驗評估，CPU/GPU協(xié)同異構(gòu)計算模型能解