Anwendung von GPGPU-Programmierung in der Strömungsmechanik

Diese Arbeit befasst sich mit den Möglichkeiten von General Purpose Programmierung von Grafikkarten und den Leistungsverbesserungen gegenüber herkömmlichen Programmen, am Beispiel der Strömungsmechanik. Sie bildet einen Einstieg in die Thematik und sollte für jeden mit etwas Programmierkenntnissen einen einfachen Zugang zur Parallelisierung von Rechenoperationen bieten. Es sind keine tiefgreifenden Kenntnisse in der Strömungsmechanik nötig, da auf die physikalischen Gesetze und die Herleitung der Berechnung nicht eingegangen wird. Die Erkenntnisse und Ergebnisse der Beispiele können auf andere Themengebiete umgelegt werden und sollen die Leistungsfähigkeit moderner Grafikkarten in parallelisierbaren Berechnungen zeigen. Der Kern der Arbeit ist das Erstellen von Kernel für Grafikkarten und die Messung der erreichten Berechnungszeiten, sowie der Vergleich mit einem modernen Desktop-Prozessor. Den Schwerpunkt bildet die Programmiersprache und Programmierschnittstelle OpenCL, wobei auch die Programmierschnittstelle CUDA genauer betrachtet wird und die meisten Erkenntnisse sich auf beide Systeme anwenden lassen. In den letzten Kapiteln werden Laufzeitmessungen für verschiedene Testfälle gezeigt, welche beweisen, dass selbst mit simplen Kernel und älteren bzw. nicht high-end Grafikkarten ein moderner Prozessor deutlich geschlagen werden kann. In manchen Fällen ist die Laufzeit um den Faktor 100 verbessert worden und somit von unzumutbarem Aufwand zu einer kurzen Wartezeit geschrumpft. Den limitierenden Faktor der Grafikkarten stellt häufig nur die Menge des Speichers dar.eingereicht von Thomas SchanzerUniversität Linz, Masterarbeit, 2019(VLID)368579