Περιβάλλον αλγοριθμικών μετασχηματισμών συνεπεξεργαστών υλικού σε OpenCl και συσχετισμός αρχιτεκτονικών FPGA και GPU

Καζάκου, Ευθυμία; Kazakou, Efthymia

dc.contributor.author	Καζάκου, Ευθυμία	el
dc.contributor.author	Kazakou, Efthymia	en
dc.date.accessioned	2015-06-11T09:14:19Z
dc.date.available	2015-06-11T09:14:19Z
dc.date.issued	2015-06-11
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40814
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9283
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Οπισθοπροβολή	el
dc.subject	Ιατρικές συσκευές	el
dc.subject	Πολυπύρηνες αρχιτεκτονικές	el
dc.subject	FPGA	en
dc.subject	OpenCl	el
dc.subject	Σύνθεση υψηλού επιπέδου	el
dc.title	Περιβάλλον αλγοριθμικών μετασχηματισμών συνεπεξεργαστών υλικού σε OpenCl και συσχετισμός αρχιτεκτονικών FPGA και GPU	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Computers	en
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85029552
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-05-12
heal.abstract	Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής είναι η μελέτη και η παραλληλοποίηση του αλγορίθμου της οπισθοπροβολής κάνοντας χρήση της γλώσσας προγραμματισμού OpenCL, καθώς επίσης και η αξιοποίηση των διαφόρων ευκαιριών υλοποίησης που προσφέρονται από το εργαλείο ανάπτυξης Altera SDK για την OpenCL. Οι προτεινόμενες υλοποιήσεις κώδικα εκτελούνται σε CPUs, GPUS και σε έναν FPGA. Η διπλωματική χωρίζεται σε έξι τμήματα. Στο πρώτο τμήμα, παρέχεται το θεωρητικό υπόβαθρο για τις αρχές του παράλληλου προγραμματισμού και των ετερογενών αρχιτεκτονικών. Επιπρόσθετα, δίδεται μια πλήρης περιγραφή του προτύπου OpenCL, επεξηγώντας τα μοντέλα εκτέλεσης, μνήμης, προγραμματισμού και πλατφόρμας της OpenCL. Στο δεύτερο τμήμα παρέχεται μια θεωρητική περιγραφή των συσκευών FPGA και των πλεονεκτημάτων τους καθώς και η επεξήγηση του υλικού τους και η σπουδαιότητα της χρήσης τους για τις OpenCL εφαρμογές. Το τρίτο τμήμα αναλύει το θεωρητικό υπόβαθρο του αλγορίθμου οπισθοπροβολής και φιλτραρισμένης οπισθοπροβολής, που χρησιμοποιείται για την ανακατασκευή ιατρικής εικόνας. Πιο συγκεκριμένα, παρουσιάζεται η τεχνική του αλγορίθμου της οπισθοπροβολής, από την οποία παράγονται δισδιάστατες εικόνες από δεδομένα προβολών, καθώς και η μαθηματική περιγραφή των προβολών μέσω του αλγορίθμου Radon. Επιπρόσθετα, παρέχεται η συνεχής ανάλυση του αλγορίθμου. Στο τέταρτο τμήμα, αναφέρεται ο διακριτός αλγόριθμος οπισθοπροβολής για εφαρμογές ψηφιακών κυκλωμάτων και αναλύονται και οι πέντε συσκευές που χρησιμοποιούνται για την εφαρμογή των προτεινόμενων παράλληλων υλοποιήσεων. Συγκεκριμένα, περιγράφεται το Altera Cyclone V SoC FPGA που χρησιμοποιείται στην πλακέτα Terasic DE1-SoC καθώς και το εργαλείο ανάπτυξης λογισμικού της Altera για OpenCL, το οποίο χρησιμοποιείται για τις υλοποιήσεις. Ακόμα, περιγράφεται η αρχιτεκτονική των δύο χρησιμοποιούμενων CPUs (Intel Core i7, Intel Core i5) και των δύο χρησιμοποιούμενων GPUs (AMD FirePro M5100, NVIDIA GeForce 310M). Το πέμπτο τμήμα, παρουσιάζει τα τέσσερα προτεινόμενα σχήματα κώδικα (Direct, Direct Workgroup, Direct Tiles and Direct Recursive) και τις δυνατότητες εφαρμογής τους που ερευνήθηκαν μαζί με τα πειραματικά αποτελέσματά τους στις πέντε υπολογιστικές συσκευές. Στο έκτο τμήμα, συνοψίζονται τα αποτελέσματα της διπλωματικής εργασίας και παρέχονται στον αναγνώστη συγκρίσεις ανάμεσα στις διαφορετικές υλοποιήσεις κώδικα που παρουσιάζονται, με βάση τους χρόνους εκτέλεσης σε όλες τις υλοποιήσεις για όλα τα μεγέθη προβολών. Πιο συγκεκριμένα, γίνονται συγκρίσεις με βάση την κατανάλωση ενέργειας, τις διαφορετικές υπολογιστικές συσκευές, τον αριθμό των προβολών και τα μεγέθη διαίρεσης και προτείνεται η καλύτερη υλοποίηση με την καλύτερη επιτάχυνση. Τέλος, το έβδομο τμήμα αποτελεί τον επίλογο με τα συμπεράσματα της παρούσης διπλωματικής εργασίας και παρέχει προτάσεις για θέματα μελλοντικής εργασίας.	el
heal.advisorName	Οικονομάκος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Πεκμεστζή, Κιαμάλ	el
heal.committeeMemberName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	102 σ.
heal.fullTextAvailability	true