|
|
Využití GPU pro akceleraci optimalizace systému vodních děl
Marek, Jan ; Petrlík, Jiří (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá optimalizací řízení zásobní funkce vodohospodářských soustav. Vycházíme z dizertační práce Ing. Pavla Menšíka Ph.D., Automatizace řešení zásobní funkce vodohospodářské soustavy. Jako optimalizační metoda byla zvolena diferenciální evoluce. Daná metoda bude implmentována sekvečne a poté paralelizována nejdříve na procesoru a poté na GPU
|
|
|
Interaktivní simulace chování tkaniny akcelerovaná pomocí GPU
Melichar, Vojtěch ; Klepárník, Petr (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá interaktivní simulací chování tkanin s využitím GPU pro obecné výpočty. V první části jsou rozebrány všechny technologie, které jsou následně využity při implementaci programu. Druhá část poté diskutuje různé způsoby řešení simulací. Především se věnuje částicovým systémům, které patří k nejpoužívanějším metodám. Následně je navržen program, který je v rámci této práce také implementován. Implementace proběhla ve čtyřech různých variantách. První variantou je čistě CPU implementace, druhou variantou je optimalizace CPU implementace pomocí technologie OpenMP. Z těchto implementací vychází CUDA implemntace. Poslední zde implementovanou variantou byla optimalizovaná CUDA implementace. Na závěr práce jsou všechny implementace vyhodnoceny z pohledu jejich výpočetní složitosti a vhodnosti pro použití v grafice počítané v reálném čase.
|
|
|
The Parallel Genetic Algorithm for Multicore Systems
Vrábel, Lukáš ; Šimek, Václav (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Genetic algorithm is a powerful optimization and search method successfully used in practice to solve many different problems. Underlying concept is based on the evolutionary mechanics observed in nature. As the GAs are computationaly intense applications, it is natural that there are many efficient methods for parallelization of these algorithms. However, most of these methods deal with supercomputers or large computer clusters with specialized hardware, as these were the most common parallel architectures in the past. With modern-day computers the trend in personal computer design is also moving towards parallel architectures bringing small and cheap parallel multicore processors. That's why it is imperative to have efficient methods to exploit capabilities of this system. This document presents prototypes of new methods of parallel genetic algorithms designed especially for these multiprocessor computers with shared memory.
|
|
|
Akcelerace algoritmů Lattice-Boltzmann pro modelování toku krve v mozku
Kompová, Radmila ; Kešner, Filip (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá implementací a možnými optimalizacemi metody lattice-Boltzmann. Tato metoda umožňuje modelovat tok kapalin pomocí simulace pohybu fiktivních částic. Práce se zaměřuje na možná vylepšení existujícícho nástroje HemeLB, který se specializuje na simulaci proudění krve v mozku. V práci jsou mimo jiné zkoumány techniky vektorizace a paralelizace jejichž implementace by mohla pro tento nástroj být přínosná. Součástí práce je implementace aplikace srovnávající několik vybraných algoritmů pro metodu lattice-Boltzmann včetně jejich možných optimalizací. Zahrnuty jsou rovněž testy zaměřené na srovnání těchto algoritmů dle dosaženého výkonu, využití paměti cache a celkové spotřeby paměti. Nejlepší dosažený výkon byl 150 milionů aktualizovaných bodů mřížky za sekundu.
|
|
|
Simulace šíření tepla v mozku s využitím vysokoúrovňových GPGPU technik
Krbila, Martin ; Kadlubiak, Kristián (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Implementace 2D ultrazvukových simulací
Šimek, Dominik ; Vaverka, Filip (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Práca sa zaoberá návrhom a implementáciou 2D simulácie ultrazvukových vĺn. Simulácia ultrazvuku nachádza svoje uplatnenie v medicíne, biofyzike či rekonštrukcii obrazu. Ako príklad môžme uviesť použitie fokusovaného ultrazvuku na diagnostiku a liečbu rakoviny. Program je súčasťou simulačného balíka k-Wave určeného pre superpočítačové systémy, konkrétne stroje s architektúrou zdieľaného adresového priestoru. Program je implementovaný v jazyku C++ s využitím akcelerácie pomocou OpenMP. Pomocou implementovaného riešenia je možné riešiť simulácie veľkých rozmerov v 2D priestore. Práca sa ďalej zaoberá zjednotením kódu 2D a 3D simulácie pomocou moderných prostriedkov C++. Reálnym príkladom využitia je simulácia ultrazvuku pri transkraniálnej neuromodulácii a neurostimulácii, ktorá prebieha v doménach o veľkosti 16384x16384 (a viac) bodov mriežky. Simulácia takýchto rozmerov môže pri použití pôvodnej MATLAB 2D k-Wave trvať niekoľko dní. Implementované riešenie dosahuje voči MATLAB 2D k-Wave 7 až 8 násobné zrýchlenie na superpočítačoch Anselm a Salomon.
|
|
|
Vysoce náročné aplikace na svazku karet Intel Xeon Phi
Kačurik, Tomáš ; Hrbáček, Radek (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Táto práca sa zaoberá implementáciou a optimalizáciou vysoko náročných aplikácií na zväzku Intel Xeon Phi koprocesorov. Na dvoch prístupoch k riešeniu N-Body problému boli demonštrované možnosti behu programov na zväzku procesorov, koprocesorov a s využitím oboch typov zariadení. Zvolené boli dva verzie N-Body problému - naivná a Barnes-hut. Oba problémy boli implementované a optimalizované. Práca tiež zachytáva proces optimalizácie a zmeny vo výkone po aplikovaní jednotlivých optimalizácií. Pre lepšie porovnanie dosiahnutých výkonov sme porovnávali programy na základe dosiahnutého zrýchlenia voči behu programu na jednom výpočtovom uzle pri využití len procesorov. V prípade naivnej verzie bolo dosiahnuté 15 násobné zrýchlenie pri využití procesorov a koprocesorov na 8 výpočtových uzloch. Výkon dosiahnutý v tomto prípade predstavoval 9 TFLOP/s. Na základe dosiahnutých výsledkov sme v závere zhodnotili výhody a nevýhody pri behu programov v distribuovanom prostredí na procesoroch, koprocesoroch alebo s využitím oboch typov zariadení.
|
|
|
Efektivní implementace genetického algoritmu s využitím vícejádrových CPU
Kouřil, Miroslav ; Žaloudek, Luděk (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá akcelerací pokročilého genetického algoritmu. Pro implementaci byly zvoleny diskrétní i spojitá varianta genetického algoritmu typu UMDA. Hlavní částí akcelerace bylo využití SSE sady. Pomocí této sady byly zrychleny zejména funkce pro výpočet fitness a vzorkování nové populace. Dále byl implementován pseudonáhodný generátor čísel, který také pracuje s SSE sadou. Po této implementaci dosáhla diskrétní varianta algoritmu zrychlení 4,6. Na závěr byly algoritmy upraveny pro využití systému OpenMP, který umožňuje spouštění bloků programu ve více vláknech. Ukázalo se, že pro paralelní zpracování se příliš nehodí spojitá verze algoritmu, neboť její činnost je relativně jednoduchá. Oproti tomu diskrétní verze algoritmu jsou pro paralelizaci velmi vhodné, implementované verze dosáhly celkového zrychlení 4,9 a 7,2.
|
|
|
Acceleration of Photoacoustic Imaging
Nedeljković, Sava ; Bordovský, Gabriel (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
The goal of this thesis is to provide a new method of image reconstruction out of data generated using Photo-Acoustic imaging. Photo-Acoustic imaging is a very popular biomedical in-vivo imaging modality based on the non-invasive laser-induced generation of ultrasound waves recorded by the acoustic sensors, during which very large amounts of data are generated. The amount of data makes the image reconstruction process very time-consuming. This thesis demonstrates image reconstruction using Back-Projection, an algorithm that is simple enough to be optimized for execution on modern accelerated processor architectures. Two versions of this algorithm are designed: from the perspective of the pixel and from the perspective of the sensor. Both versions are implemented using 3 different execution acceleration methods: vector-level parallelism, thread-level parallelism, and parallelism on the Graphical Processing Unit (GPU). All 3 implementations of both algorithm versions are tested and their results are compared to the much slower but more accurate Time-Reversal reconstruction method. The results have shown that the GPU parallelism implementation offers the fastest execution, which is faster more than 200 times on average compared to the Time-Reversal method. This possibly makes it suitable even for real-time applications.
|
|
|
Moderní knihovny pro programování grafických karet
Šuba, Patrik ; Kadlubiak, Kristián (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Cieľom tejto bakalárskej práce je uskutočniť výskum v oblasti knižníc pre programovanie grafických kariet a vytvoriť sadu testovacích problémov s využitím týchto knižníc. Testovacie problémy pozostávajú z matematických operácií s maticami a vektormi. Pre testovacie problémy boli vytvorené dve aplikácie. Prvá aplikácia bola implementované v jazyku C++ s použitím knižnice OpenMP. Druhá aplikácia bola implementovaná v jazyku C++ s použitím knižnice cuBLAS a CUDA. Implementácia tejto práce umožňuje nahliadnuť do problematiky programovania grafických kariet a ukázať ich praktické využitie. Výsledky práce overujú výkon a priepustnosť poskytnutých grafických kariet od skupiny IT4Innovations. Výsledky aplikácií sú porovnané s referenčnými hodnotami od výrobcu grafických kariet a medzi použitými knižnicami.
|
host ::
RSS.