Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского Институт прикладной физики РАН Моделирование распространения света в многослойной среде методом Монте-Карло Гергель В. П. Багаутдинов Т. А. Горшков А. В. Кириллин М. Ю. Фикс И. И. Нижний Новгород 29. 10. 2010 1
Содержание n n n Общее описание задачи Постановка задачи Общее описание метода решения Схема распараллеливания Оптимизация Результаты ННГУ, 2010 2
Общее описание задачи n Выяснить, как распространяется свет в среде с заданными параметрами n Этап лазерной диагностики при лечении опухолей ННГУ, 2010 3
Общее описание задачи Методы решения n Аналитическое решение n n Проведение экспериментов n n n Точных теорий о распространении света не существует Сложно поддерживать постоянство параметров эксперимента Затратность экспериментов Компьютерное моделирование ННГУ, 2010 4
Постановка задачи n n n Среда состоит из набора плоскопараллельных слоев в трехмерном пространстве Слой бесконечно широкий, характеризуется высотой и рядом оптических характеристик Требуется определить величины n n n Пространственного отражения света Пространственного переноса света Объемного поглощения света ННГУ, 2010 5
Общее описание метода решения n n Метод статистического моделирования Монте-Карло Многократный расчет траектории движения фотона в среде Число фотонов: 100 000 – 10 000 000 Использование GPU ННГУ, 2010 6
Схема распараллеливания n n Каждый поток просчитывает траектории движения своего блока фотонов “Параллельный” MCG 59 ННГУ, 2010 7
Оптимизация Синхронизация n n n Результаты вычислений хранятся в двумерных массивах Необходим доступ к этим массивам из всех вычислительных потоков Размер массивов заведомо больше размера “быстрой” памяти GPU n n Для хранения нужно использовать глобальную память Нужна синхронизация => atomic функции ННГУ, 2010 8
Оптимизация Работа с памятью n n Использование “быстрой” памяти GPU Регистры (16 КБ на блок) n n Разделяемая память (16 КБ на блок) n n Текущие параметры фотона Оптические параметры среды Глобальная память (4 ГБ) n Результаты (обращений мало) ННГУ, 2010 9
Оптимизация Точность n n Для вычислений достаточно одинарной точности Использование более быстрых, но менее точных операций над вещественными числами ННГУ, 2010 10
Результаты Сравнение CPU и GPU (x 14) ННГУ, 2010 11
Результаты Кластер GPU (x 4) ННГУ, 2010 12
Спасибо за внимание! Вопросы? ННГУ, 2010 13
Контакты 603950, Нижний Новгород пр. Гагарина, 23 Нижегородский государственный университет Факультет ВМК E-mail: gergel@unn. ru anton. v. gorshkov@gmail. com timur. bagautdinov@gmail. com
Скачать презентацию Нижегородский государственный университет им Н И Лобачевского Институт
6a46e529d658191400a3360dd33f2b21.ppt