Структура программы. Приложения, использующие графический процессор, в настоящее время всегда состоят, по крайней мере, из двух частей

Приложения, использующие графический процессор, в настоящее время всегда состоят, по крайней мере, из двух частей. Одна часть исполняется на центральном процессоре и обеспечивает:

· взаимодействие приложения с периферийными устройствами (загрузка файлов с жёсткого диска) и с пользователем (запуск приложения, вывод данных на экран);

· размещение исходных данных и результатов в оперативной памяти компьютера;

· проведение непараллельных расчётов;

· копирование необходимых данных в видеопамять, доступную графическому процессору, получение из видеопамяти результатов параллельного расчёта;

· запуск вычислительного ядра на графическом процессоре.

Рис. 3.2. Схема и последовательность работы центрального процессора при моделировании прохождения нейтронов через пластину

Часть программы, исполняемую на графическом процессоре, называют вычислительным ядром. Одно и то же вычислительное ядро одновременно выполняется всеми вычислительными потоками. Оно может включать в себя:

· получение данных из видеопамяти и запись данных в видеопамять;

· обмен данными с разделяемой памятью;

· использование регистров графического процессора;

· арифметические и логические операции, другие встроенные в CUDA математические функции;

· вызовы пользовательских функций (за исключением рекурсивных);

· ветвления программы (операторы условного перехода);

· циклы.

Рис. 3.3. Схема и последовательность работы центрального процессора при моделировании прохождения нейтронов через пластину

Наш пример по расчёту проницаемости пластины методом Монте-Карло будет включать в себя действия, показанные на схемах рис. 3.2 и рис. 3.3.

Действия, перечисленные на схеме рис. 3.2, выполняются последовательно, одним центральным процессором. Напротив, вычислительное ядро, запускаемое на графическом процессоре, исполняется параллельно большим количеством вычислительных потоков (в нашем примере их будет 32∙128 = 4096). Порядок работы вычислительного ядра показан на рис. 3.3.