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体绘制并行体系结构互连网络及存储设计

作　者: 乌晓峰
导　师: 孙济洲
学　校: 天津大学
专　业: 计算机应用
关键词: 体绘制 体系结构 存储方案 互连网络
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 19次
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内容摘要


Ray Casting算法是体绘制像序算法的典型代表,其特点是绘制质量高而绘制速度慢。为了满足实时绘制的要求,需要探索体绘制的加速方法。软件算法改进,并行加速和设计硬件加速体系结构是直接体绘制加速问题的解决方案。本文通过研究Ray Casting算法的特点,通过对体绘制的任务流程进行功能模块划分,提出了一种体绘制加速的并行体系结构,该体系结构的主体由若干图象处理器组成,图象处理器的体素处理器部分完成体绘制的核心算法的执行。多个图象处理器之间进行数据交互和消息传递。体绘制并行体系结构和普通硬件加速体系结构相比需要考虑的首要问题是体数据在各个处理器之间的分配方式。本文通过将体数据划分为子体,将不同的子体进行编址,依据一定的规则分配给不同的处理器,在一个子体内部,对体素进行编址,通过这样的双重数据分配方案来达到体数据相对处理器的分配,以实现在一个存储周期内获得插值运算所需要的八个体素值。体绘制并行体系结构涉及多个处理器的互连,需要设计快速高效的多个处理器之间的互连方式。本文通过研究各种互连网络,特别是对Omega网络的网络拓扑和寻径方式进行分析,使用Omega+Omega网络来避免寻径过程中的阻塞情况,并使用EDA方法进行了仿真验证。

全文目录


中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章 绪论  6-11
  1.1 课题研究背景和意义  7-8
  1.2 国内外体系结构的研究现状  8-9
  1.3 本文的研究目标和内容  9
  1.4 本文的结构安排  9-11
第二章 体绘制硬件体系结构研究基础  11-20
  2.1 体绘制概念及其原理  11-16
    2.1.1 体数据  11-13
    2.1.2 体数据的绘制方法  13-14
    2.1.3 体绘制的光学模型  14-15
    2.1.4 体绘制流水线  15-16
  2.2 光线追踪算法简介  16-17
  2.3 EDA 工程方法介绍  17-19
  2.4 并行计算机体系结构  19-20
第三章 体绘制并行体系结构  20-29
  3.1 体绘制并行体系结构框架  20-22
    3.1.1 并行光线追踪和任务分割  20-21
    3.1.2 体绘制并行体系结构整体描述  21-22
    3.1.3 体绘制并行体系结构的关键问题  22
  3.2 图象处理器  22-28
    3.2.1 图象处理器框架结构  22-23
    3.2.2 图象处理器对于子体的任务分割  23-25
    3.2.3 体素处理器  25-26
    3.2.4 体素插值器  26-28
    3.2.5 分段插值器  28
    3.2.6 地址产生器  28
  3.3 本章小结  28-29
第四章 体数据存储策略  29-37
  4.1 Raycasting 算法特点对存储器设计的特殊要求  29-30
  4.2 存储器单元结构的划分及存储策略  30-36
    4.2.1 传统的体绘制存储器设计方法  31-32
    4.2.2 并行存储方案设计  32-33
    4.2.3 处理器级别的地址分配  33-34
    4.2.4 存储器级别的地址分配  34-35
    4.2.5 对应分配方式的寻址过程  35
    4.2.6 重采样点落在子体间的处理方式  35-36
  4.3 本章小结  36-37
第五章 互连结构的设计  37-54
  5.1 网络互连  37-39
    5.1.1 网络互连概述  37-38
    5.1.2 互连函数  38
    5.1.3 互连网络的特性描述  38-39
    5.1.4 互连网络的传输性能参数  39
  5.2 Omega 内连网络  39-45
    5.2.1 Omega 网络拓扑  40-43
    5.2.2 Omega 网络寻径的阻塞情况  43-45
  5.3 Omega+Omega 网络及其寻径介绍  45-49
  5.4 Omega+Omega 网络在体绘制并行体系结构中的应用  49-52
    5.4.1 图象处理器间的数据交互分析  49-50
    5.4.2 并行体系结构中Omega+Omega 网络的设计  50-52
  5.5 Omega+Omega 网络的系统模拟仿真  52-53
  5.6 本章小结  53-54
第六章 结论和展望  54-56
参考文献  56-60
发表论文和科研情况说明  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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