Hlavní stránka Hardware Grafické karty Distribuované výpočty na moderních grafických kartách
Distribuované výpočty na moderních grafických kartách
autor: Dušan Vykouřil , publikováno 6.10.2010
Distribuované výpočty na moderních grafických kartách

Grafické karty většina z nás používá k sledování oblíbených filmů nebo hraní čím dál náročnějších her. Pojďme se ale podívat na trochu jiné využití. Grafické karty můžeme v domácích počítačích použít i pro vědecké účely, například pro simulace vývoje bílkovin, vývoje naší Mléčné dráhy nebo k nalezení matematických veličin.


Distribuované výpočty na moderních grafických kartáchSETI je jedním z prvních projektů v oblasti distribuovaných výpočtů vůbec. Zahájení ostrého provozu se datuje na květen roku 1999. Aplikace pro grafické karty byla však spuštěna mnohem později. SETI se skládá ze dvou podprojektů, prvním je SETI@home Enhanced. Ten je asi znám velmi dobře. Cílem je objevit signály umělého původu, které by odhalily přítomnost mimozemské civilizace ve vesmíru. K zachycení přicházejících signálů se využívá největšího nepohyblivého radioteleskopu na světě v portorickém Arecibu s průměrem talíře 306 m. Signály zachycené radioteleskopem se ovšem skládají převážně z rádiového šumu. Toto rušení je tvořeno signály z pulzarů a kvazarů ve vesmíru, televizním a satelitním vysíláním, případně radarovou navigací. Důkladná analýza zachycených signálů proto vyžaduje obrovský výpočetní výkon, který se stal dostupným až s příchodem distribuovaných výpočtů. Zde můžete pomoci prostřednictvím karet nVidia. Automaticky je nabízena nativní aplikace pouze pro Windows 32bit. Stáhnout lze ale i optimalizované aplikace, které podávají mnohem větší výkon než standardně nabízené. Doposud nebyl žádný prokazatelný signál od mimozemské civilizace odhalen a vědeckými metodami potvrzen.

Distribuované výpočty na moderních grafických kartáchDruhým podprojektem SETI@Home je Astropulse. Hledá velmi silné pulzy, které by pokryly široké pásmo. Jak tento signál cestoval mezihvězdným prostorem, kolidoval s hmotou, která mu přišla do cesty. To vedlo k relativnímu zpomalení nižších frekvencí oproti vyšším v efektu zvaném disperze. Pokud bychom věděli, kolik disperzí pulz obdržel, mohli bychom ho zpětnou úpravou vrátit do původní podoby. Protože ale netušíme, s jakým množstvím hmoty signál na své cestě k naší planetě kolidoval, musíme vzít v úvahu všechny možnosti, které ovšem vyžadují obrovský výpočetní výkon. Tímto způsobem bychom mohli zachytit také vypařující se černé díry, případně nové pulzary. Zde je nabízena možnost počítat jen na kartách ATI s tím, že po připojení si musíte stáhnout optimalizovanou aplikaci a tou přeinstalovat aplikaci staženou. Astropulse je oficiálně podporován jen na CPU, ale touto optimalizací zapojíte i GPU, nicméně i tak je využíváno jedno jádro CPU a kreditové ohodnocení je v porovnání se zapojením GPU do jiných, dříve zmiňovaných projektů minimální, až směšné. Aby nebylo negativ pro zapojení GPU málo, zmíním ještě fakt, že práce pro Astropulse je velmi málo. Vezmeme-li v úvahu počet připojených počtářů, dostanete jednotku opravdu jen zřídka.

Distribuované výpočty na moderních grafických kartáchDalším je projekt MilkyWay@Home, který provozuje Rensselaer Computer Science Department. Zabývá se průzkumem a modelováním Mléčné dráhy. Je postaven na modelu oblohy zvaném Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ambiciózním projektu, jehož cílem je zmapovat co největší část oblohy. Do dnešního dne SDSS zmapoval asi čtvrtinu oblohy, přibližně 300 milionů objektů. Převažující všeobecná představa je v současné době taková, že Mléčná dráha ve skutečnosti pohltila vícero malých galaxií, s největší pravděpodobností se jedná o zbytky galaktických srážek. Tyto kolize nastaly v pradávných dobách a pokračují se sníženou intenzitou dodnes. Trpasličí galaxie v souhvězdí Střelce je jednou z nejbližších takových zničených galaxií přežívajících uvnitř té naší a je proto objektem primárního zájmu astronomů MilkyWay@Home. Momentálně je projekt ve stádiu modelování "plátků" či řezů oblohy. Šířka řezu je 2,5 stupně a program se snaží vytvořit výřez s rovnoměrnou hustotou hvězd odstraněním hvězdných proudů či ramen. Odstraněné hvězdné proudy mají zvětšené cylindrické rozložení (to znamená hustější v blízkosti středu proudu a řidší směrem k jeho okraji).

Distribuované výpočty na moderních grafických kartáchZ každé simulace (skládající se z mnoha pracovních jednotek) je tedy potřebné získat tři užitečné údaje/stavy:

  • Na obrázku složeném z pracovních jednotek s odstraněnými hvězdnými proudy by mělo zůstat rovnoměrně rozložené pozadí – pokud by tam zůstávaly nerovnoměrnosti, znamenalo by to, že nejsou správně vypočítané sférické parametry.
  • Vektory (směrování bodů v prostoru) by měly být soudržné (měly by mít vzájemnou souvislost) – proud hvězd by měl volně plynout prostorem.
  • Vektory náležící kolmé rovině by měly být co nejvíce paralelní, opět z důvodu, že proud by měl volně proudit prostorem.

 

Realizovány jsou už všechny tyto body. Hlavním cílem je nyní vylepšit existující postupy a údaje tak, aby měly vyšší přesnost. Za tímto účelem byla zkombinována úhrnem všechna data z modelu SDSS, z nich se odfiltrovaly výřezy, které jsou kolmé na hvězdný proud; důvodem je, že kolmé řezy se snadněji analyzují. Pomoci můžete zapojením karet ATI (pouze Windows) i nVidia (Windows i Linux).

Distribuované výpočty na moderních grafických kartáchProjekt Einstein@home se pomocí několika interferometrů obrovských rozměrů snaží zaznamenat a v další fázi zkoumat gravitační vlny ve vesmíru. Existenci těchto gravitačních vln předpověděl již před 100 lety Albert Einstein a na konci dvacátého století se tuto teorii podařilo nepřímo ověřit. Distribuované výpočty na moderních grafických kartách Stále nám ale schází přímý důkaz a také to hlavní, možnost jejich zkoumání, díky kterému bychom se mohli nepřímo podívat do historie celého vesmíru zpětně až k velkému třesku. Je to možná neuvěřitelné, ale v gravitačních vlnách by se opravdu dalo číst téměř jako v knize, protože mají tu ojedinělou vlastnost, že i když jejich síla časem postupně polevuje, dají se po neuvěřitelně dlouhé době pomocí velice citlivých interferometrů zachytit. V těchto gravitačních vlnách je zaznamenána každá velká událost, která se v historii vesmíru stala.

 

Projekt kromě využití CPU, podporuje výpočty také na grafických kartách nVidia. Pokud povolíte ve svých nastaveních projektu počítání na GPU, automaticky se stáhne GPU aplikace. Ta je ovšem stejná, jako ABP2 CPU aplikace, pouze pro část výpočtů používá GPU. Obsadí se tedy celá CUDA a jedno jádro CPU. Výpočet se tím urychlí o přibližně 20%, což je na obvyklý výkon a využitelnost nVidia karet velká bída. Celkově se dá říct, že zatím je tato GPU aplikace asi nejhorší ze všech uvedených projektů.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
97 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 45.3Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.