برنامه نویسی موازی شبکه روی سیستم GPU چندهسته ای شتاب یافته با بهینه سازی

برنامه نویسی موازی­ شبکه روی سیستم GPU چندهسته­ای شتاب­یافته با بهینه­ سازی

چکیده
واضح است که کدگذاری شبکه به عنوان روشی امیدوارکننده برای بهبود بازده شبکه و پهنای باند موجود پدید آمده است. اما، با توجه به پیچیدگی محاسباتی بالا، قابلیت پیاده­سازی کدگذاری شبکه هنوز هم به عنوان یک چالش بر جای مانده است. همچنین، کاربردهای شتاب­یافته با GPU محدود به روش­های سنتی هستند، که در آن GPU بعنوان یک کوپروسسور[1] برای مصرف مجموعه­داده­های انتقالی از CPU استفاده می­شود. بنابراین، یک چارچوب کدگذاری شبکه موازی مهاجم با بهینه­سازی برای GPU سفارشی شده است، که در آن یک گرنیولاریتی[2] مناسب موازی­شدگی برای کدگذاری شبکه ارائه شده است، و GPU نه تنها می­تواند به عنوان مصرف­کننده داده، بلکه تولیدکننده داده­ نیز عمل کند. علاوه بر این، کدگذاری شبکه خطی تصادفی، در GPU فعال شده با CUDA موازی و بهینه­سازی شده است تا به اعتباربخشی روش ارائه شده بپردازد. نتایج عملی [آزمایشگاهی] نشان می­دهد که موازی کردن کدگذاری شبکه در سیستم چندهسته شتاب­یافته با GPU استفاده از روش­های پیشنهادی بسیار موثر است.

کلمات کلیدی: GPU، کدگذاری شبکه، موازی­سازی، CUDA، بهینه­سازی.

1. مقدمه

کدگذاری شبکه، یکپارچه­سازی کدگذاری اطلاعات و مسیریابی شبکه، تکنیکی برای تبادل اطلاعات است، که در آن بسته­های اطلاعاتی قبل از ارسال کدبندی [کدگذاری] می­شوند.

با توجه به مزایایی از قبیل بهبود بازده شبکه، متعادل کردن بارها، کاهش تاخیر انتقال و مصرف انرژی گره، و افزایش استحکام شبکه [1]، کدگذاری شبکه به طور گسترده­ای در ذخیره­سازی فایل­های توزیعی [2] در شبکه­های بی­سیم استفاده شده است [3]. با این حال، واقعیت وجود محیط شبکه غیرقطعی [4]، پیچیدگی محاسباتی بالای کدگذاری شبکه [5] به عملکرد سیستم­های کدگذاری شبکه [5] آسیب می­رساند، لذا قابلیت پیاده­سازی آن هنوز هم یک چالش است. بنابراین، بهینه­سازی کدگذاری شبکه [6] کاربردی است، و بهینه­سازی به نفع کاهش محاسبات و هزینه کدگذاری شبکه از جمله الگوریتم بهبود کدگذاری شبکه [7] و شتاب کدگذاری شبکه مبتنی بر سخت افزار یا معماری [5] [8-9] است.

کدگذاری شبکه شتاب­یافته با معماری GPU به نتایج قابل­توجهی دست یافته است و هنوز هم در حال پیشرفت است. با این حال، کار قبلی برای به حداکثر رساندن مصرف منابع محاسباتی GPU برای بازده سیستم کدگذاری شبکه موازی اختصاص داده شده است اما هنوز هم مطلوب نیست. همچنین، کار کمی بر روی بهینه­سازی سلسله مراتب حافظه برای سیستم کدگذاری شبکه وجود دارد. بنابراین، یک چارچوب کدگذاری موثر شبکه موازی از جمله بهینه­سازی حافظه برای بهبود بهره­برداری علاوه بر مصرف منابع محاسباتی GPU ارائه شده لازم است.

2. معماری و مدل برنامه نویسی CUDA

شکل 1، نمایی کلی از معماری سیستم مشترک متشکل از GPU و CPU را نشان می­دهد، که در آن داده­ها بین CPU و GPU با کانال PCIe مورد تقاضا انتقال می­یابند. معماریGPU شامل تعدادی از مولتی­پروسسورهای مقیاس­پذیر (SMها) است که هر کدام شامل هشت هسته جریان پردازنده (SP) است و هر سه SM تشکیل یک شاخه مولتی پروسسور ریسه­ای (TPC) در NVidia GTX 280، حافظه پنهان[3] ثابت خواندنی، و حافظه پنهان بافت[4] خواندنی است. علاوه بر این، هر SM دارای16KB حافظه داخلی خواندنی و نوشتنی است که وجه مشترک همه SP های 8 بیتی است.

...

خرید فایل

بررسی انواع میکروسنسور شتاب

بررسی انواع میکروسنسور شتاب

میکرو شتاب سنج ها یکی دیگر از ادوات مهم MEMS هستند. همه سنسورهای شتاب دارای یک جسم سنگین هستند که تقریباً معلق است و از یک یا چند طرف با میله هایی به یک قاب وصل شده است. تحت تأثیر شتاب، اینرسی جسم باعث می شود که نیرویی به آن وارد شود و کمی جابجا شود. شتاب با خواندن تنش وارده شده به میله ها که روی آنها piezo-resistor ها هستند، اندازه گیری می شود، اولین میکرو شتاب سنج ها 1970 ساخته شدند و از همان آغاز برای اندازه گیری استرس وارد شده به پایه های جسم معلق، از مقاومت پیزو استفاده شد. برای جلوگیری از انحراف بیش از حد جسم معلق می توان صفحات محفظه را با فاصله کمی از جسم ساخت یا این که جسم معلق را در محفظه ای پر از روغن قرار داد.

شتاب سنج ها دو دسته هستند. یک دسته حساسیت کمی دارند و شتاب های زیاد را اندازه می گیرند. از این شتاب سنج ها در سیتم ترمز ( Antilok Brake System )، سیستم تعلیق ( Automatic Balance Control ) و سیستم کیسه هوایی خودروها می توان استفاده کرد. نوع دیگر حساسیت زیادی دارند و می توان از آنها در ربات ها، سیستم هدایت اتومبیل و نیز ناوبری هواپیما و فضا پیما و زیر دریایی ها استفاده کرد. لازم به ذکر است که هر شتاب سنج، شتاب را فقط در یک جهت اندازه می گیرد و برای اندازه گیری شتاب در دستگاه مختصات سه بعدی باید از سه شتاب سنج عمود بر هم استفاده کرد.

علاوه بر شتاب سنج های ساخته شده با میکروماشینینگ توده ای که در دهه 1980 به بازار آمدند( از طرف IC Sensor, Lucas Nova Sensor )، شتاب سنج های ساخته شده با میکروماشینینگ سطحی نیز اخیراً برای کاربرد سیستم کیسه هوایی خودروها وارده بازار شده اند.( ADXL50 از Analog Devices، MMAS40G از Motorolla ) سیستم باز کردن کیسه هوایی، یکی از کاربردهای نسبتاً جدید میکرو شتاب سنج ها ست. در این سیستم ها هنگامی که خودرو، شتاب منفی زیادی پیدا می کند، به کیسه هوایی فرمان باز شدن داده می شود. سنسورهای بکار رفته در این سیستم ها باید دارای اندازه کوچک، کیفیت بالا و قیمیت کم باشند. قیمت هر یک از این سنسورها در سال 97 حدود 4 دلار بوده که در سال 2000 به 2 دلار رسید.

این نسل های جدید شتاب سنج ها برای کارایی بیشتر، شامل یک مدار مجتمع پیچیده نیز هستند. سنسورهای بر مبنای اینرسی شامل سنسورهای شتاب و ژیروسکوپ های ناوبری در سال 2000 بازاری حدود 7/2 میلیارد دلار داشتند.

سنسور شتاب مبتنی بر مقاومت پیزو

طرز کار این سنسورها قبلاً توضیح داده شد و ساختار و روش ساخت آن نیز شبیه سنسورهای فشار مبتنی بر مقاومت پیزو است. طرح ساده یک نمونه آن که دارای 4 پایه است در شکل زیر دیده می شود.

سنسور شتاب تشدیدی

در این سنسور از خاصیت تغییر فرکانس تشدید یک جسم تقریباً معلق بر اثر استرس برای اندازه گیری شتاب استفاده می شود. معمولاً برای اندازه گیری تغییر فرکانس، از حالت خازنی استفاده می شود نه مقاومت پیزو.

در ساخت این سنسورها نیز ایده های مختلفی وجود دارد. از جمله این که دو نوسانگر مکانیکی باشند که بر اثر شتاب فقط فرکانس یکی از آنها تغییر کند. مثلاً به یکی از آنها وزنه ای وصل با شد. در این حالت با اندازه گیری اختلاف فرکانس تشدید آنها می توان مقدار شتاب را تعیین کرد. شتاب در جهت های دیگر نیز، از آنجا که بر هر دوی آنها تاثیر یکسان می گذارد، در اختلاف فرکانس آنها تأثیر نمی گذارند. General Motors سنسوری از این نوع ساخته که حساسیتش 160^Hz/_g است.

سنسور شتاب تونلی

در این سنسورها از پدیده تونل زنی الکترون ها بین دو جسم نزدیک به هم و وابستگی مقدار آن به فاصله هر دو جسم، استفاده شده است. این سنسورها حساسیت خیلی بالایی دارند و در فرکانس های تا چند کیلو هرتز هم می توانند کار کنند. پدیده تونل زنی بین یک جسم معلق خیلی کوچک و تیز است که با طلا پوشانده شده است. از آنجا که پدیده تونل زنی در محدوده خیلی کوچک و محدودی رخ می دهد، بهتر است سنسور را در یک سیستم فیدبک دار قرار داد که سعی کند فاصله بین دو الکترود را ثابت نگه دارد. مقدار نیروی لازم برای ثابت نگه داشتن جسم معلق نشان دهنده مقدار شتاب است. اعمال نیرو به جسم معلق را می توان توسط یک محرک پیزو الکتریک انجام داد.

خرید فایل

تحقیق در مورد چگونگی شتاب دار کردن ذرات

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب *   فرمت فایل :Word ( قابل ویرایش و آماده پرینت )    تعداد صفحه:30        فهرست مطالب   نوارهای انرژی وحاملها: پیوندهای کووالانسی: اتمهای منفرد و جامدات: تقسیم بندی نیمه هادی ها وعایقها: حاملها در نیمه هادی: نیمه هادی ذاتی: نیمه هادی غیرذاتی:   تراکم باربرها: توزیع آماری فرمی دیراک: در نیمه هادی ذاتی: قابلیت تحرک (Mobility): اثر دما و ناخالصی روی : اثر تراکم روی قابلیت تحرک: حاملهای اضافی در نیمه هادی: حاملهای اضافی: برانگیزش نوری: 2-بمباران الکترونی: 3-تزریق الکتریکی ترازهای شبه فری: ساز وکار نفوذ جریان الکتریکی: دستگاه تولید پرتوی X: تولید تابش ترمزی: تولید طیف پرتو –x مشخصه: دستگاه های مرکز جرم و آزمایشگاه: انرژی واکنشهای هسته ای: سطح مقطع واکنشهای هسته ای شکافت هسته ...

مقاله کاربرد نمودار شتاب زمان

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*   فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)   تعداد صفحه:6 فهرست و توضیحات: مقدمه تجزیه و تحلیل محصولات روش تحقیق کاربرد نمودار شتاب زمان 5- کاربرد اصلی نمودار شتاب زمانی نشان دهنده چیست؟ به وسیله نمودار سرعت زمان ما می توانیم  یعنی شتاب را محاسبه کنیم. 1- در شکل مقابل شتاب بین لحظات  ثانیه را محاسبه کنید.     2- در شکل مقابل نسب به چه عکس العملی دارد؟   3- در شکل روبه رو حرکت هر عضو را مشخص کنید؟    تند شونده aV>0 مثبت=V مثبت=a 1 حرکت تند شونده با حرکت یکنواخت2 و متغیر است.                              حرکت تند شونده3 4- در شکل روبرو شتاب بین لحظا ...

پایان نامه ی تحلیل خطر و تعیین بیشینه شتاب افقی لرزه ای (PHA). pdf

              نوع فایل: pdf تعداد صفحات: 320 صفحه   نکته مهم: برای دریافت فایل پایان نامه به صورت word «قابل ویرایش» با ما تماس بگیرید.   پایان نامه برای دریافت درجه ی کارشناسی ارشد «M.SC»   چکیده: در این مقاله، خطر زمین لرزه در منطقه شبستر با توجه به آخرین داده های موجود لرزه خیزی منطقه و مطالعه سرچشمه های لرزه زا با رهیافتهای تعینی و احتمال اندیشانه بررسی شده است. بدین منظور و با توجه به موقعیت ساختگاه مورد نظر که در شمال شرق دریاچه اورمیه و در شمال غرب کشور واقع شده است و از نظر جغرافیائی در محدوده طول جغرافیائی 45.08 الی 46.34 و عرض جغرافیائی 38.34 الی 38.46 می باشد گسلهای لرزه زای منطقه تا شعاع 150 کیلومتری شهر شبستر بررسی شده است. جهت دستیابی به خصوصیات لرزه خیزی منطقه، بررسی لرزه زمین ساخت و گسلهای زلز ...

گزارش آز فیزیک 1 دانشگاه سمنان فنی مهندسی آز محاسبه ی شتاب گرانش زمین با آونگ مرکب

...

پهنه بندی خطر زمین لرزه و تهیه نقشه های شتاب طیفی برای سنگ بستر در محدوده ی طول جغرافیایی44-54 و عرض جغرافیایی526-40

پهنه بندی خطر زمین لرزه و تهیه نقشه های شتاب طیفی برای سنگ بستر در محدوده ی طول جغرافیایی44-54 و عرض جغرافیایی5/26-40 به صورت ورد ودر 159صفحه نقشه های شتاب طیفی به روش احتمالی برای ایران در محدوده 44 - 54 طول جغرافیایی و 5/26 - 40 عرض جغرافیایی بر اساس تحلیل خطر زمین لرزه و با استفاده از داده های تاریخی ، دستگاهی و چشمه های لرزه زا ارائه گردیده است. بدین منظور چشمه های فعال در منطقه مورد مطالعه شناسایی و به صورت چشمه های خطی و ناحیه ای مدل گردید، سپس منطقه مورد مطالعه به 17 استان لرزه زمین ساختی تقسیم و پارامترهای لرزه خیزی برای هر یک از چشمه ها محاسبه گردید. با استفاده از روابط کاهندگی و ترکیب روابط به روش درخت منطقی ، نقشه های شتاب طیفی برای دوره بازگشت های 75، 475، 975و 2475 سال برای اولین بار ارائه شد. این نقشه ها به منظور نشان دادن خطر لرزه ای منطقه مورد مطالعه به شکل سطوح خطر مخت ...

مقاله در مورد چگونگی شتاب دار کردن ذرات

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب *   فرمت فایل :Word ( قابل ویرایش و آماده پرینت )    تعداد صفحه:30        فهرست مطالب     نوارهای انرژی وحاملها:   پیوندهای کووالانسی:   نوارهای انرژی در نیمه هادی:   اتمهای منفرد و جامدات:   تقسیم بندی نیمه هادی ها وعایقها:   حاملها در نیمه هادی:   نیمه هادی ذاتی:   نیمه هادی غیرذاتی:   تراکم باربرها:   توزیع آماری فرمی دیراک:   محاسبه تراکم الکترونها وحفره ها در حالت تعادل:   در نیمه هادی ذاتی:       وابستگی تراکم باربرها به دما:   قابلیت تحرک (Mobility):   اثر دما و ناخالصی روی :   اثر تراکم روی قابلیت تحرک:   تغییر ناپذیری تر از انرژی فرعی:       حاملهای اضافی در نیمه هادی: ...

مقاله در مورد شتاب دار کردن ذرات

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب *   فرمت فایل :Word ( قابل ویرایش و آماده پرینت )    تعداد صفحه:30        فهرست مطالب       نوارهای انرژی وحاملها   پیوندهای کووالانسی:   نوارهای انرژی در نیمه هادی:   اتمهای منفرد و جامدات:   تقسیم بندی نیمه هادی ها وعایقها:   حاملها در نیمه هادی:   نیمه هادی ذاتی:   نیمه هادی غیرذاتی:       تراکم باربرها:   توزیع آماری فرمی دیراک:       محاسبه تراکم الکترونها وحفره ها در حالت تعادل:   وابستگی تراکم باربرها به دما:       قابلیت تحرک (Mobility):   اثر دما و ناخالصی روی :   تغییر ناپذیری تر از انرژی فرعی:   حاملهای اضافی در نیمه هادی:   حاملهای اضافی:   برانگیزش ...

مقاله درمورد چگونگی شتاب دار کردن ذرات

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*   فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)   تعداد صفحه:30   فهرست مطالب: در این تحقیق ابتدا به بیان جزئیات ومقدماتی در مورد چگونگی شتاب دار کردن ذرات پرداخته میشود و سپس به بررسی کلی شتاب دهنده ها و بیان انواع آنها وضرورت وجود آنها پرداخت خواهد شد. نوارهای انرژی در نیمه هادی: نوارهای انرژی وحاملها: پیوندهای کووالانسی: اتمهای منفرد و جامدات: تقسیم بندی نیمه هادی ها وعایقها: نیمه هادی ذاتی: حاملها در نیمه هادی: نیمه هادی غیرذاتی: محاسبه تراکم الکترونها وحفره ها در حالت تعادل: تراکم باربرها: توزیع آماری فرمی دیراک: در نیمه هادی ذاتی: وابستگی تراکم باربرها به دما: در این تحقیق ابتدا به بیان جزئیات ومقدماتی در مورد چگونگی شتاب دار کردن ذرات پرداخته میشود و سپس به بررسی کلی شتاب دهنده ها و بیان انواع آنها وضرورت وجو ...