基于GPU的天氣過(guò)程快速識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、天氣過(guò)程的識(shí)別是影響臨近預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確與效率的主要因素之一。一種采用聚類(lèi)的多尺度天氣過(guò)程識(shí)別技術(shù)能夠很好的描述出天氣過(guò)程的氣象結(jié)構(gòu)，然而其計(jì)算量很大，十分耗時(shí)。這制約了其在臨近預(yù)報(bào)、短期天氣預(yù)警等具有一定的實(shí)時(shí)性領(lǐng)域中的應(yīng)用。以往的方法主要依靠專(zhuān)用硬件或在機(jī)群上并行化來(lái)解決，其缺點(diǎn)是成本高昂、維護(hù)代價(jià)大、通用性差和使用不方便。因此，需要給氣象分析人員提供一個(gè)高效、低成本、通用和便攜的方案來(lái)解決這個(gè)矛盾。近年來(lái)，使用GPU對(duì)氣象等領(lǐng)域中需要高

2、密度計(jì)算的應(yīng)用進(jìn)行加速已成為研究熱點(diǎn)之一。本文以基于GPU的天氣過(guò)程快速識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為研究課題，研究了基于聚類(lèi)的多尺度識(shí)別方法在GPU平臺(tái)上的并行化問(wèn)題，并提出了一些適用于特定場(chǎng)景下的GPU應(yīng)用的優(yōu)化技術(shù)，該研究對(duì)進(jìn)一步的優(yōu)化加速一些場(chǎng)景下的GPU應(yīng)用具有一定的借鑒意義。
　　 本文主要研究成果包括：(1)完成了基于GPU的天氣過(guò)程快速識(shí)別系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，給出了不同應(yīng)用場(chǎng)景下高效的解決方案。(2)提出了一種基于CP

3、U-GPU軟件流水線(xiàn)的優(yōu)化方法，有效的提高了CPU與GPU的利用率，使得原始的GPU應(yīng)用能夠獲取更高的性能。(3)提出一種輸入感知的運(yùn)行時(shí)調(diào)度支持機(jī)制，通過(guò)在主機(jī)端的運(yùn)行時(shí)模塊，來(lái)對(duì)輸入數(shù)據(jù)集的特征進(jìn)行分析，然后據(jù)此來(lái)指導(dǎo)GPU上的線(xiàn)程塊的調(diào)度，削減GPU上的計(jì)算負(fù)載。該研究分析了關(guān)于程序輸入對(duì)本系統(tǒng)優(yōu)化工作的影響，以及如何利用這種輸入數(shù)據(jù)集的特征來(lái)對(duì)本系統(tǒng)的回波聚類(lèi)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。該研究對(duì)GPU平臺(tái)上優(yōu)化與輸入相關(guān)的并行程序具有一定的指