Original title: Simulace šíření tepla v mozku s využitím vysokoúrovňových GPGPU technik
Translated title: Simulation of Heat Diffusion in the Brain Using High-Level GPGPU Techniques
Authors: Krbila, Martin ; Kadlubiak, Kristián (referee) ; Jaroš, Jiří (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2022
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract: [cze] [eng]
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.
Keywords: CUDA; CuPy; DTT; GPGPU; GPU; Heat diffusion simulation; Matlab; OpenACC; OpenCL; OpenMP; CUDA; CuPy; DTT; GPGPU; GPU; Matlab; OpenACC; OpenCL; OpenMP; Simulace šíření tepla

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/207824

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-602233


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses