N体问题与图像归一化相关处理技术解析
1. N体问题的多GPU可扩展性
N体问题由于其计算密度高,在多GPU系统中具有良好的可扩展性。系统使用可移植的固定内存来存储物体描述,以便所有GPU都能轻松引用。对于包含k个GPU的系统,每个GPU会被分配N/k个力的计算任务(这里要求N能被k整除)。
多GPU实现N体问题时,行数据会均匀分配给各个GPU,输入数据通过可移植的固定内存广播到所有GPU,每个GPU独立计算输出结果。使用多GPU的CUDA应用程序可以是多线程或单线程的。
以下是N体问题多GPU实现的可扩展性相关数据:
| GPU数量 | 每秒体 - 体交互次数(十亿次) | 效率 |
| ---- | ---- | ---- |
| 1 | 44.1 | 100% |
| 2 | 85.6 | 97.0% |
| 3 | 124.2 | 93.4% |
| 4 | 161.5 | 91.6% |
从表格数据可以看出,随着GPU数量的增加,性能不断提升,但效率略有下降。这是因为当前的性能结果包含了每个时间步长在每个GPU上分配和释放设备内存的操作,还有进一步优化的空间。
2. CPU优化策略
2.1 优化的必要性
在CUDA移植相关的研究中,常将其与未针对最高性能优化的CPU实现进行比较。实际上,如果对CPU实现进行适当优化,CUDA硬件相对于CPU的加速比可能不会像报告中那么高。因此,为了深入了解CUDA和现代CPU优化之间的权衡,对N体计算进行了优化。
2.2 关键优化策略
采用了以下两
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