Akcelerace ultrazvukových simulací pomocí multi-GPU systémů

Název anglicky

Acceleration of Ultrasound Simulations on Multi-GPU Systems

Jazyk práce

český

Abstrakt

V této práci je kladen důraz na multi-GPU systémy a využití CUDA unifikované paměti.Hlavním cílem je akcelerovat výpočet 3D FFT, který je hlavní součástí simulací knihovny k-Wave.K-Wave je C++/Matlab knihovna určena pro simulaci šíření ultrazvukových vln v 1D, 2D nebo 3D prostoru.Akcelerace těchto funkcí je potřebná, jelikož se jedná o výpočetně náročně simulace.

Klíčová slova

C++, CUDA, unifikovaná paměť, k-Wave, GPU, multi-GPU, NVLink, FFT, cuFFT, simulace, ultrazvuk, SC-GPU1, It4i, Barbora

Ústav

Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně

Studijní program

Informační technologie a umělá inteligence, specializace Superpočítání

Soubory

Stav

obhájeno, hodnocení E

Obhajoba

22. června 2021

Oponent

Vaverka Filip, Ing.

Průběh obhajoby

Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm E.

Otázky u obhajoby

Ve vyhodnocení operace broadcast zmiňujete, že propustnost může být omezena komunikací mezi CPU a každým GPU samostatně. Jakým způsobem by bylo možné tento problém odstranit? Jak se tento problém obvykle řeší v systémech s mnoha uzly?
V textu práce na několika místech popisujete, že daná úloha byla příliš krátká a nebylo tedy možné dosáhnout dostatečné přesnosti měření. Jakým způsobem se tento problém obvykle řeší? Jaké prostředky pro přesné měření délky vykonávání operací na GPU nabízí CUDA a proč je nebylo možné použít?
Jak by bylo navržené řešení možné rozšířit, tak aby umožnilo efektivní zpracování simulačních domén vetších než paměť jednoho GPU?

Komise

Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D. (UPSY FIT VUT), předseda
Bidlo Michal, doc. Ing., Ph.D. (UPSY FIT VUT), člen
Češka Milan, prof. RNDr., CSc. (UITS FIT VUT), člen
Jaroš Jiří, doc. Ing., Ph.D. (UPSY FIT VUT), člen
Martínek Tomáš, doc. Ing., Ph.D. (UPSY FIT VUT), člen
Orság Filip, Ing., Ph.D. (UITS FIT VUT), člen

Citace

STODŮLKA, Martin. Akcelerace ultrazvukových simulací pomocí multi-GPU systémů. Brno, 2021. Diplomová práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta informačních technologií. 2021-06-22. Vedoucí práce Jaroš Jiří. Dostupné z: https://www.fit.vut.cz/study/thesis/23807/

BibTeX

@mastersthesis{FITMT23807,
    author = "Martin Stod\r{u}lka",
    type = "Diplomov\'{a} pr\'{a}ce",
    title = "Akcelerace ultrazvukov\'{y}ch simulac\'{i} pomoc\'{i} multi-GPU syst\'{e}m\r{u}",
    school = "Vysok\'{e} u\v{c}en\'{i} technick\'{e} v Brn\v{e}, Fakulta informa\v{c}n\'{i}ch technologi\'{i}",
    year = 2021,
    location = "Brno, CZ",
    language = "czech",
    url = "https://www.fit.vut.cz/study/thesis/23807/"
}