•
Обработка геометрии
— это ядро, в котором все потоки, исполь-
зуя характеристики текущего фотона, а также параметры объекта, за-
даваемые в настройках, рассчитывают набор интервалов пересечения
траектории фотона с однородными компонентами объекта (проводится
трассировка объекта).
•
Симуляция физики
. В данном ядре проводится моделирование
процессов взаимодействия фотонов с веществом компонентов объек-
та. В рамках этого моделирования рассчитываются вероятность взаи-
модействия, условные вероятности различных типов взаимодействия,
проводятся розыгрыши необходимых случайных величин. В результа-
те моделирования меняются характеристики текущего фотона, а так-
же сохраняется необходимая информация о поглощенной энергии для
каждого канала фотонных энергетических потерь (фотопоглощение,
комптоновское рассеяние).
•
Сбор результатов
. На основе энергетических характеристик те-
кущих фотонов, а так же информации о поглощенной энергии, опреде-
ляется вклад последних взаимодействий фотонов в общий результат.
В силу особенностей различных видов памяти видеоадаптера, разме-
щение результатов расчетов в процессе моделирования оказывается
нетривиальной задачей. Предложен и реализован эффективный ал-
горитм сбора промежуточных результатов моделирования, позволяю-
щий, с одной стороны, обеспечить бесконфликтный доступ к памяти
и, с другой стороны, достичь максимальной скорости обменных опе-
раций.
Предложенная многоядерная схема вычислений позволяет оптими-
зировать работу с памятью ГПУ (см. ниже), а также минимизировать
количество условных переходов в расчетном алгоритме.
В правой части рис. 5 схематично изображена работа с памятью
ГПУ. Анализ исходных данных, а также величин, рассчитываемых в
процессе моделирования, позволил условно разбить их на две группы
— детерминированных данных (т.е. данных, запрос к которым детер-
минирован и происходит одновременно для всех потоков) и данных
со случайным доступом (выбор случайной величины из массива зна-
чений и в разное время обращения).
К первой группе данных относятся, например, фотонные харак-
теристики — энергия, координаты, статистический вес, направление
движения и другие. Эти данные размещаются в глобальной памяти
графического ускорителя. При этом они организуются таким образом,
чтобы запросы к ним были связанными.
Данные, к которым предполагался случайный доступ (вероятност-
ные распределения параметров рассеяния и поглощения, характери-
стики объектов) и для которых невозможно обеспечить связанность
80
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 3
