颗粒大规模并行模拟的实时可视化

【作者】 方晓健； 何险峰； 葛蔚；

【机构】 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室；

【摘要】 通用目的图形处理器(GPGPU)在高性能计算(HPC)领域正得到越来越多的重视和应用。Mole-8.5作为世界上首套使用NVIDIA Tesla C2050的GPGPU超级计算系统,在颗粒流、多相流等领域的数值模拟中已进行了一些成功的应用。本文所讨论的ParaSciVision(PSV)是一种在并行环境(如CPU-GPU集群)下运行的,可与计算程序耦合的在线可视化程序库。运用PSV,研究人员可以方便地调用合适的可视化模块,使其并行模拟程序具备在线可视化的功能。PSV采用GPGPU作为主要的可视化处理单元,将在计算过程中保存于显存的实时计算结果高效地转化为图像。我们开发了部分基于NVIDIA CUDA的可视化绘制API,如三维颗粒、三维区域的任意截面等。一些其他功能如等值面、体绘制等的API也正处于开发过程中。PSV采用Sort-Last模式的并行绘制技术来加速可视化过程,并生成高像素的图像在多屏拼接的显示墙上进行显示。为了能够更少得占用计算资源(CPU、GPU、内存、显存、网络带宽等),我们提出了一种多尺度的图像合成方法。采用这种合成方法,可以有效地减少可视化处理对原有数值模拟程序性能上的影响。目前,PSV已经在大规模的颗粒流的数值模拟中得到了成功的应用。更多还原