Техника использования графического процессора видеокарты
реклама
Математическое моделирование радиационной эмиссии электронов на гибридных суперкомпьютерах М.Е.Жуковский, Р.В.Усков, ИПМ им. М.В. Келдыша РАН Моделирование радиационной электронной эмиссии - моделирование переноса фотонов в многокомпонентных объектах со сложной внутренней структурой, с учетом различных процессов упругого и неупругого взаимодействия гамма излучения с веществом; - моделирование генерации потоков быстрых электронов, появляющихся в результате взаимодействия ионизирующего излучения с веществом объекта, с учетом основной характерной особенности этого процесса – существенным (до 2 порядков) различием длин пробегов фотонов и электронов; - моделирование переноса электронов в веществе; - моделирование регистрации эмитируемых электронов. Схема алгоритма регистрации электронов эмиссии Вычислительная схема моделирования электронной эмиссии Трассировка объектов Моделирование взаимодействия фотонов с веществом Сохранение изменившихся характеристик фотона Трассировка детекторов Рождение фотоэлектрона Определение вклада электронных траекторий в результат Рождение комптоновского электрона Моделирование траектории рождённых электронов Схема проведения расчетов GPU Определение координат пересечение траектории с оболочками CPU Формирование интервалов пересечения траекторий с объектами Грубый отсев заведомо не пересекаемых детекторов Определение пересечения траектории фотона с детекторами и рождение пары электронов Моделирование электронных траекторий Моделирование взаимодействия фотона с веществом Определение статистического вклада электронных траекторий в результат Повышение эффективности Расчет 1 Копирование измененных характеристик частиц (CPU->GPU) Расчет 2 Трассировка (GPU) Расчет 3 Расчет 4 Копирование результатов трассировки (GPU->CPU) Моделирование физики, изменение характеристик частиц (CPU) Моделирование физики, изменение характеристик частиц (CPU) Копирование измененных характеристик частиц (CPU->GPU) Копирование результатов трассировки (GPU->CPU) Моделирование физики, изменение характеристик частиц (CPU) Копирование измененных характеристик частиц (CPU->GPU) Копирование результатов трассировки (GPU->CPU) Моделирование физики, изменение характеристик частиц (CPU) Трассировка (GPU) Трассировка (GPU) Копирование результатов трассировки (GPU->CPU) Трассировка (GPU) Копирование измененных характеристик частиц (CPU->GPU) Пример расчета I Пример расчета II Труба – 1 см, Al. Источник - 75Se Распределение плотности потока электронов с внешней облучаемой стороны трубы Заключение Разработаны эффективные статистические алгоритмы математического моделирования процесса радиационной электронной эмиссии с использованием гибридной вычислительной техники. Алгоритмы построены с учетом особенностей проведения вычислений на многопроцессорных суперкомпьютерах с использованием графических ускорителей в качестве арифметических сопроцессоров. Анализ вычислительной схемы алгоритма дал возможность провести разделение частей алгоритма по степени плотности вычислений, что позволило повысить эффективность метода решения задачи путем выравнивания загрузки центральных и графических процессоров. Спасибо за внимание!
