With the improvement of computer hardware, GPUs(Graphics Processor Units) have tremendous memory bandwidth and computation power. This leads GPUs to use in general purpose computation. Especially, GPU implementation of compute-intensive physics based simulations is actively studied. In the solution of differential equations which are base of physics simulations, tridiagonal matrix systems occur repeatedly by finite-difference approximation. From the point of view of physics based simulations, fast solution of tridiagonal matrix system is important research field. We propose a fast GPU implementation for the solution of tridiagonal matrix systems. In this paper, we implement the cyclic reduction(also known as odd-even reduction) algorithm which is a popular choice for vector processors. We obtained a considerable performance improvement for solving tridiagonal matrix systems over Thomas method and conjugate gradient method. Thomas method is well known as a method for solving tridiagonal matrix systems on CPU and conjugate gradient method has shown good results on GPU. We experimented our proposed method by applying it to heat conduction, advection-diffusion, and shallow water simulations. The results of these simulations have shown a remarkable performance of over 35 frame-per-second on the 1024x1024 grid.
Lee, Seung Hak;Kim, Kyung Hoon;Ahn, Chi Young;Choi, Seung Won
Journal of Korea Society of Digital Industry and Information Management
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v.8
no.4
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pp.91-98
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2012
This paper implements 2X2 MIMO Long Term Evolution (LTE) base station using Software defined radio (SDR) technology. The implemented base station system processes baseband signals on a Graphics Processor Unit(GPU). GPU is a high-speed parallel processor which provides very important advantage of using a very powerful C-based programming environment that is Compute Unified Device Architecture (CUDA). The implemented software-based base station system processes baseband signals through GPU. It utilizes USRP2 as its RF transceiver. In order to guarantee a real-time processing of LTE baseband signals, we have adopted well-known signal processing algorithms such as frame synchronization algorithms, ML detection, etc. using GPU operating in parallel processing.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.22
no.3
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pp.495-504
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2012
This paper presents various speed optimization techniques for software implementation of the HIGHT block cipher on CPUs and GPUs. We considered 32-bit and 64-bit operating systems for CPU implementations. After we applied the bit-slicing and byte-slicing techniques to HIGHT, the encryption speed recorded 1.48Gbps over the intel core i7 920 CPU with a 64-bit operating system, which is up to 2.4 times faster than the previous implementation. We also implemented HIGHT on an NVIDIA GPU equipped with CUDA, and applied various optimization techniques, such as storing most frequently used data like subkeys and the F lookup table in the shared memory; and using coalesced access when reading data from the global memory. To our knowledge, this is the first result that implements and optimizes HIGHT on a GPU. We verified that the byte-slicing technique guarantees a speed-up of more than 20%, resulting a speed which is 31 times faster than that on a CPU.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.51
no.2
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pp.76-84
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2014
As the number of high-density videos increase, parallel processing approaches are necessary to process a large-scale of video data. When a processing method of video data requires thousands of simple operations, GPU-based parallel processing is preferred to CPU-based parallel processing by way of reducing the time and space complexities of a given computation problem. This paper studies the parallel design and implementation of a shot-boundary detection algorithm. The proposed shot-boundary detection algorithm uses pixel brightness comparisons and global histogram data among the blocks of frames, and the computation of these data is characterized with the high parallelism for the related operations. In order to maximize these operations in parallel, the computations of the pixel brightness and histogram are designed in parallel and implemented in NVIDIA GPU. The GPU-based shot detection method is tested with 10 videos from the set of videos in National Archive of Korea. In experiments, the detection rate is similar but the computation time is about 10 time faster to that of the CPU-based algorithm.
With the increased use of LiDAR (Light Detection and Ranging) that can obtain over millions of point dataset, methodologies for efficient search and dimensionality reduction for the point cloud became a crucial technique. The existing octree-based "parametric algorithm" has proved its efficiency and contributed as a part of PCL (Point Cloud Library). However, the implementation of the algorithm on GPU (Graphics Processing Unit) is considered very difficult because of structural constraints of the octree implemented in PCL. In this paper, we present a method for the parametric algorithm on GPU environment and implement a projection of the queried points on four directions with an improved noise reduction.
This paper presents an image-space algorithm to real-time collision detection, which is run completely by GPU. For a single object or for multiple objects with no collision, the front and back faces appear alternately along the view direction. However, such alternation is violated when objects collide. Based on these observations, the algorithm has been devised, and the implementation utilizes the state-of-the-art functionalities of GPU such as framebuffer objects(FBO), vertex buffer object(VBO) and occlusion query. The experimental results show the feasibility of GPU-intensive collision detection and its performance gain in real-time applications such as 3D games.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.4
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pp.328-335
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2011
GPU (Graphics Processing Units) is consists of SIMD (Single Instruction Multiple Data) architecture and provides fast parallel processing. A GA (Genetic Algorithm), which requires large computations, is implemented in GPU using CUDA (Compute Unified Device Architecture). Three kinds of execution models are presented according to different combinations of processing modules in GPU. Comparison experiments between GPU models and CPU are tested for a couple of benchmark problems by variation of population sizes and complexity of problem sizes.
Ray-object intersection is an important element in ray tracing that takes up a substantial amount of computing time. In general, such spatial data structure as kd-tree has been frequently used for static scenes to accelerate the intersection computation. Recently, a few variants of kd-tree traversal have been proposed suitable for the GPU that has a relatively restricted computing architecture compared to the CPU. In this article, we propose yet another two implementation techniques that can improve those previous ones. First, we present a cached stack method that is aimed to reduce the costly global memory access time needed when the stack is allocated to global memory. Secondly, we present a rope-with-short-stack method that eases the substantial memory requirement, often necessary for the previous rope method. In order to show the effectiveness of our techniques, we compare their performances with those of the previous GPU traversal methods. The experimental results will provide prospective GPU ray tracer developers with valuable information, helping them choose a proper kd-tree traversal method.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.16
no.2
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pp.9-16
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2011
GPU computing is emerging in high performance application area since it can easily exploit massive parallelism in a way of cost-effective computing. The power method which finds the eigen vector of a given matrix is widely used in various applications such as PageRank for calculating importance of web pages. In this research we made the power method efficiently parallelized on GPU and also suggested how it can be improved to enhance its performance. The power method mainly consists of matrix-vector product and it can be easily parallelized. However, it should decide the convergence of the eigen vector and need scaling of the vector subsequently. Such operations incur several calls to GPU kernels and data movement between host and GPU memories. We improved the performance of the power method by means of reduced calls to GPU kernels, optimized thread allocation and enhanced decision operation for the convergence.
GP-GPUs are general purposed GPUs for numerical computation based on multiple threads which are originally for graphic processing. GP-GPUs provide cache memory in a form of shared memory which user programs can access directly, unlikely typical cache memory. In this research, we implemented the parallel block LU decomposition program to utilize cache memory in GP-GPUs. The parallel blocked LU decomposition program designed with Nvidia CUDA C run 7~8 times faster than nun-blocked LU decomposition program in the same GP-GPU computation environment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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