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基于OpenCL异构计算的数学图像绘制

作　者: 周子航
导　师: 彭凌西
学　校: 广州大学
专　业: 学科教学
关键词: 数学教学信息技术计算机代数系统异构计算 OpenCL
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 20次
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内容摘要

近年来，随着计算机的日益普及和信息技术的飞速发展，现代信息技术在数学教学中的应用日益加强。有关信息技术在数学教学方面应用的研究日益深入。而图形处理器GPU由于具有廉价、低功耗、高浮点运算能力及更宽的带宽在图形处理领域获得了较快的发展，并且在密集计算、物理模拟、并行计算等领域获得了成功。针对计算机代数算法效率低下的问题，本文通过二元函数图像绘制的并行性特点，提出了一种利用OpenCL技术的改进算法，该算法根据GPU作为计算核心的协处理器特性，采用主/从模式，宿主机端（CPU端）初始化共享缓冲区或GPU内存区，将二元函数图像算法组织为GPU内核，每个图像处理器单元都运行相同的内核实例，对数据进行计算，完成图像绘制后宿主机端从共享缓冲区或GPU内存区获取函数图像数据，从而利用图形处理器强大的浮点运算能力和高度并行的计算特性对二元函数进行求解并绘图。实验结果表明，在保证求解结果准确度不变的情况下，改进的二元函数图像绘制算法相对于传统串行算法极大地加快了速度，同时也有效解决了大部分计算机代数算法效率低下问题。对不同的计算机代数系统的算法进行适当地并行改进，能使算法加速，因此OpenCL对计算机代数系统具有较强的通用性和很好的实用价值，同时也使能数学备课和课堂效率得到提高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪言  9-14
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究现状  10-12
  1.3 研究内容  12
  1.4 研究目标  12
  1.5 论文基本结构  12-14
第二章技术背景  14-27
  2.1 图形处理器  14-15
  2.2 OPENCL 异构计算技术  15-24
  2.3 计算机代数系统  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章传统二元数学表达式的绘图算法分析  27-32
  3.1 计算机代数系统二元数学表达式绘图缺点  27-29
  3.2 绘图算法  29-31
  3.3 本章小结  31-32
第四章基于 OPENCL 异构计算的二元数学表达式的绘图方法  32-38
  4.1 传统串行绘图方法流程图  32-33
  4.2 绘图算法并行性分析  33-34
  4.3 基于 OPENCL 异构计算的二元数学表达式绘图算法  34-37
  4.4 本章小结  37-38
第五章算法实现及结果分析  38-58
  5.1 实验数据选取  38-39
  5.2 并行计算算法性能评测  39-40
  5.3 搭建 OPENCL 开发平台  40-43
  5.4 编码实现  43-49
  5.5 算法实验结果及分析  49-57
  5.6 本章小结  57-58
第六章结束语  58-60
  6.1 全文总结  58-59
  6.2 进一步研究方向  59-60
参考文献  60-62
致谢  62-63
附录 A（攻读学位期间发表论文目录）  63
附录 B（攻读学位期间主要参与的科研项目）  63

基于OpenCL异构计算的数学图像绘制

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