图书介绍

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基于GPU的多尺度离散模拟并行计算
  • 多相复杂系统国家重点实验室多尺度离散模拟项目组著 著
  • 出版社： 北京：科学出版社
  • ISBN：9787030239426
  • 出版时间：2009
  • 标注页数：205页
  • 文件大小：37MB
  • 文件页数：216页
  • 主题词：图像处理－应用－离散模拟；－图像处理－应用－并行算法

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图书目录

第0章 引言1

第1章 CUDA使用初步7

1.1GPU介绍7

1.2CUDA介绍9

1.2.1CUDA特性9

1.2.2CUDA编程模型10

1.2.3CUDA语法简单介绍13

1.3CUDA安装和使用16

1.3.1安装16

1.3.2配置18

1.3.3编译20

1.3.4执行21

1.4第一个CUDA程序——矩阵相加21

1.4.1CPU计算22

1.4.2改编成CUDA算法23

1.4.3CUDA程序代码matrixAdd.cu详细解释27

1.5调试和优化29

1.5.1调试查错29

1.5.2性能优化32

第2章 基于CUDA的CT图像重建34

2.1CT介绍34

2.2CT扫描及重建原理37

2.2.1投影37

2.2.2傅里叶切片定理39

2.2.3滤波反投影（FBP）重建算法41

2.3FBP图像重建算法的CUDA实现42

2.3.1单GPU重建43

2.3.2多GPU重建51

2.3.3结果及性能52

2.3.4优化55

2.3.5重建图像的显示58

2.4总结59

第3章 分子动力学模拟的GPU并行实现60

3.1建立适合GPU计算的分子动力学模拟算法60

3.1.1分子动力学模拟简介60

3.1.2单个GPU上的算法61

3.1.3多个GPU并行算法67

3.1.4多相分子动力学的GPU算法72

3.2GPU-MD算法的应用74

3.2.1单相流动——方腔流74

3.2.2多相流动78

3.3GPU性能发挥81

第4章 基于GPU的原子间多体作用计算及其在材料领域的应用84

4.1材料计算领域的原子间多体相互作用模型85

4.1.1对势85

4.1.2多体相互作用势87

4.2模拟算法90

4.2.1原子初始生成与布置90

4.2.2时间步长积分方法91

4.2.3邻近粒子搜索算法92

4.2.4边界条件94

4.2.5对系统的控制方法95

4.2.6统计分析结果的提取95

4.2.7CPU上的算法96

4.2.8单GPU算法96

4.2.9多GPU并行计算算法102

4.3实例应用107

4.3.1单GPU计算实例108

4.3.2多GPU并行计算实例110

4.4性能分析111

4.4.1单GPU不同算法的比较112

4.4.2多GPU并行计算114

4.5一些GPU程序开发调试经验117

第5章 长链分子分子动力学模拟的GPU实现119

5.1长链分子分子动力学模拟的常用模型和算法119

5.2算法的GPU实现121

5.2.1粒子信息的存储121

5.2.2邻居列表的建立123

5.2.3非成键力的计算126

5.2.4成键力的计算128

5.2.5迭代算法的选择131

5.3模拟体系和GPU程序性能132

5.3.1非成键力的计算133

5.3.2成键力的计算134

5.3.3迭代算法和网格的更新136

第6章 颗粒流体系统宏观粒子模拟的GPU实现138

6.1宏观粒子方法（MaPM）138

6.2MaPM的算法实现141

6.2.1粒流体系统MaPM模拟在CPU上的单机实现141

6.2.2CPU上的并行实现142

6.2.3GPU上的单机实现143

6.2.4GPU上的并行实现145

6.3并行程序性能分析149

6.4体会与展望150

第7章 基于GPU的格子玻尔兹曼方法计算153

7.1格子玻尔兹曼方法153

7.1.1LBM方法简介153

7.1.2LBM方法理论基础154

7.2格子玻尔兹曼方法在GPU上的实现156

7.2.1单GPU的LBM计算157

7.2.2多GPU的LBM计算162

7.3LBM在GPU上的计算实例及结果分析168

7.3.1LBM模拟多孔介质流动168

7.3.2GPU上LBM计算的性能分析171

7.4结语173

第8章 其他非CPU编程174

8.1流计算平台的基本结构174

8.1.1流计算平台的硬件175

8.1.2流计算平台的软件177

8.2Brook＋编程179

8.2.1Brook＋程序的编译过程179

8.2.2Brook＋程序的结构182

8.2.3Brook＋中的数据类型183

8.2.4流和流操作185

8.2.5内核186

8.2.6注意事项188

8.3欧拉粒子体系模拟189

8.3.1CPU代码189

8.3.2GPU代码190

结束语194

参考文献195

附录203

附录A CUDA profiler的使用与配置203

附录B符号说明205

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