diplomová práce

Simulace šíření tepla v mozku s využitím vysokoúrovňových GPGPU technik

Text práce 1.36 MB

Autor práce: Ing. Martin Krbila

Ak. rok: 2021/2022

Vedoucí: prof. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D.

Oponent: Ing. Kristián Kadlubiak

Abstrakt:

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.

Klíčová slova:

GPGPU, Simulace šíření tepla, GPU, OpenMP, OpenACC, CUDA, CuPy, OpenCL, Matlab, DTT

Termín obhajoby

22.06.2022

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

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 A.

Otázky u obhajoby:

  • Popíšte náročnosť prechodu od CuPy na Numba v Python implementácií.
  • Popíšte, ako by ste efektívne implemntovali diskrétne trigonometrické transformácie pomocou CUDA v C++ implementácií.
  • Zabýval jste se šířením tepla v mozku?
  • Jaké verze implementace byla nejvýkonnější?
  • Jaká jsou omezení GPU verzí oproti CPU verzí?
  • Je možné výpočet provádět na více GPU?

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Fakulta informačních technologií

Ústav

Ústav počítačových systémů

Studijní program

Informační technologie a umělá inteligence (MITAI)

Specializace

Počítačová grafika a interakce (NGRI)

Složení komise

prof. Dr. Ing. Pavel Zemčík, dr. h. c. (předseda)
doc. Ing. Peter Chudý, Ph.D., MBA (místopředseda)
Ing. David Bařina, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Milan Češka, Ph.D. (člen)
Ing. František Grézl, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Milet, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
prof. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D.

Známka navržená vedoucím: A

Soubor vložený vedoucím Velikost
Hodnocení vedoucího [.pdf] 86,90 kB

Posudek oponenta
Ing. Kristián Kadlubiak

Známka navržená oponentem: A

Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 89,24 kB

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová