借助于 NVIDIA® Tesla® 加速計(jì)算平臺(tái)，研究人員現(xiàn)在能在單一系統(tǒng)的相同 GPU 上進(jìn)行計(jì)算的同時(shí)并以可視化的方式來(lái)呈現(xiàn)結(jié)果。
美國(guó)功能最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī) Titan 如今又獲得了全球最大 GPU 加速可視化系統(tǒng)的封號(hào)。
這意味著，世界各地的研究人員可以在擁有強(qiáng)大運(yùn)算能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行模擬，以了解銀河如何形成、人腦如何運(yùn)作等等然后通過(guò)可視化方式繪制出研究成果，獲得新的見(jiàn)解。
過(guò)去，計(jì)算和結(jié)果的呈現(xiàn)是分開(kāi)進(jìn)行的
不久之前，研究人員還需要在兩個(gè)不同的系統(tǒng)上進(jìn)行這項(xiàng)工作。在一個(gè)系統(tǒng)上進(jìn)行計(jì)算 (運(yùn)行科學(xué)應(yīng)用程序)，再換到另一個(gè)系統(tǒng)上呈現(xiàn)結(jié)果，而且通常需要花上數(shù)天或數(shù)周時(shí)間來(lái)完成模擬，之后才能看到成果。
而且，根據(jù)數(shù)據(jù)中心的配置，可能還需要將大量數(shù)據(jù)從模擬系統(tǒng)移動(dòng)到可視化系統(tǒng)。在此過(guò)程中，如果研究人員發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或更改參數(shù)，整個(gè)模擬和呈現(xiàn)作業(yè)就需要重新再來(lái)一遍，這勢(shì)必會(huì)拖慢發(fā)現(xiàn)科學(xué)新成果的速度。
以可視化方式原位展現(xiàn) Titan 上的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)模擬
美國(guó)能源部橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的 Titan 超級(jí)計(jì)算機(jī)采用 18688 個(gè) Tesla GPU 加速器，自 2012 年以來(lái)在眾多科學(xué)領(lǐng)域里幫助創(chuàng)造出了突破性的研究成果。
如今憑借早期在 Kitware 的 ParaView 應(yīng)用程序中納入的硬件加速原位可視化功能，Titan 研究人員能在加快模擬速度的同一 GPU 上，即時(shí)運(yùn)行互動(dòng)式可視化內(nèi)容，從而節(jié)省工作時(shí)間。
通過(guò) Titan，研究人員可以訪問(wèn)上千個(gè) GPU 加速節(jié)點(diǎn)，上百個(gè)節(jié)點(diǎn)位于多數(shù)可視化集群上。硬件加速顯卡的使用也大幅提升了橡樹(shù)嶺領(lǐng)導(dǎo)計(jì)算設(shè)施的可視化能力。
一支來(lái)自英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)率先利用到了這個(gè)機(jī)會(huì)。他們使用 GPU 加速 PyFR 模擬來(lái)研究噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)后方氣流詳細(xì)分布情況，以了解其聲音特性。機(jī)場(chǎng)設(shè)下嚴(yán)格的噪音禁令，該團(tuán)隊(duì)希望找出降低發(fā)動(dòng)機(jī)音量的新方法，比如改變艙蓋的設(shè)計(jì)。
研究人員使用 GPU 加速 PyFR 模擬來(lái)研究噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)后方氣流詳細(xì)分布情況，以了解其聲音特性
傳統(tǒng)的模擬和可視化雙系統(tǒng)流程拖慢了作業(yè)速度。但是，在 Titan 上可處理模擬和可視化兩項(xiàng)工作，因而他們可以迅速做出重大決定。若需微調(diào)工作，他們甚至可以在執(zhí)行過(guò)程中更改參數(shù)。這意味著獲得最終結(jié)果的速度或許能加快 50 倍。
處于領(lǐng)先地位的原位可視化應(yīng)用程序 ParaView 現(xiàn)在的運(yùn)行速度提高了多達(dá) 20 倍
Titan 研究人員并非唯一可以利用 GPU 加速可視化的人。
在不久前舉辦的 SC15 超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，頂尖 HPC 可視化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)商 Kitware 發(fā)布了 ParaView 可視化軟件和 VTK 可視化工具包的最新版本，分別為 5.0 版和 7.0 版。
這兩種應(yīng)用程序?qū)秩净A(chǔ)架構(gòu)從 Open GL 1.1 版升級(jí)到 Open GL 3.x，與舊版相比，將 GPU 系統(tǒng)上的渲染性能顯著提升了 10 倍到 20 倍。大型重復(fù)性渲染任務(wù)將因此受惠，同時(shí)還可改善遠(yuǎn)程用戶(hù)的互動(dòng)情況。
Kitware 還與 NVIDIA 合作，將大量數(shù)據(jù)可視化功能和 NVIDIA IndeX 集成到 ParaView 中，主要用于解決在以互動(dòng)方式分析大量數(shù)據(jù)時(shí)在性能方面遇到的難題，這在探索科學(xué)領(lǐng)域比較常見(jiàn)。
再加上對(duì)擁有圖形上下文管理功能的新型 EGL 驅(qū)動(dòng)程序的支持，ParaView 和 UIUC 的 VMD 等應(yīng)用程序就能更輕松地在 Tesla GPU 加速 HPC 系統(tǒng)上部署了。