Παράλληλος προγραμματισμός επιστημονικών εφαρμογών με χρήση gpu/cuda

Abstract

Στην παρούσα πτυχιακή εργασία θα γίνει μία αναφορά στην εξέλιξη των προβλημάτων που σχετίζονται με μηχανολογικούς τομείς καθώς επίσης και στο πώς αυτά κατέληξαν να επιδέχονται επεξεργασία και επίλυση μέσω του προγραμματισμού και μάλιστα του παράλληλου. Ένα απλό πρόβλημα, που επιλύει το ρυθμό ροής ενός ρευστού που διέρχεται μέσα από έναν αγωγό απείρου μήκους, θα βοηθήσει στην κατανόηση της εφαρμογής του. Συγκεκριμένα θα αναλυθεί η πλατφόρμα παράλληλου προγραμματισμού CUDA της NVIDIA καθώς και η γλώσσα προγραμματισμού CUDA με σκοπό την προσαρμογή της σε ένα συγκεκριμένο και απλοποιημένο μηχανολογικό πρόβλημα. Επίσης θα παρουσιαστεί ένας αναλυτικός οδηγός εγκατάστασης του πακέτου CUDA μαζί με το Toolkit και το SDK του. Ακόμη θα εξεταστεί το σπουδαίο εργαλείο ανάπτυξης εφαρμογών Nsight Eclipse καθώς και ο Debugger αυτού που είναι απαραίτητος κατά τη διαδικασία συγγραφής κώδικα. Έπειτα θα γίνει αναλυτική επεξήγηση του προβλήματος, της μεταφοράς του σε απλό επαναληπτικό κώδικα γραμμένο σε γλώσσα C++ καθώς επίσης και ο τρόπος σκέψης μετασχηματισμού του κώδικα σε παράλληλο κώδικα με απώτερο σκοπό την υλοποίηση του και την εξαγωγή σωστού αποτελέσματος. Τέλος θα αναφερθούν προβλήματα που ενδεχομένως υπήρξαν σε αυτόν τον μετασχηματισμό, θα συγκριθούν τα αποτελέσματα με τη βιβλιογραφία, θα απεικονιστούν διαγράμματα συγκρίσεων για τους χρόνους εκτέλεσης τόσο για το χρονικό διάστημα που απαιτείται για να τρέξει ο απλός κώδικας σε σχέση με τον παράλληλο, όσο και για τους χρόνους εκτέλεσης με διαφορετικές παραμέτρους στην ίδια κάρτα γραφικών αλλά και σε διαφορετικές με διαφορετικές δυνατότητες.