多线程实时三维渲染引擎文件系统的设计与实现

随着多核平台的普及与并行理论的发展,以并行技术提升程序性能将成为软件研发的一个重要趋势.在实时三维渲染引擎中,通过使用多线程并发与面向对象技术相结合及软件工程技术,实现了一个基于接口设计的可扩展、跨平台的多线程三维渲染引擎文件系统.通过多核平台的测试,证明了多线程文件系统的有效性.     

基于多核PC集群的并行绘制系统研究与实现

为满足大规模虚拟现实应用在渲染速度和显示分辨率等方面的要求,采用基于多核平台的PC集群系统,构建了高性价比的分布式图形渲染系统。系统充分结合多核PC集群中节点内部的并行和节点间的并行,通过对视景体的缩放和投影中心的移动实现了灵活的分屏,集群节点内部从渲染流水线、循环迭代、函数级三个层次进行了多核并行优化,有效地提高了并行绘制系统的效率。实验结果表明：多核平台与并行绘制系统结合,以多线程的方式有效地提高了应用程序性能。     

并行帧缓存设备:基于多核CPU的Xorg并行显示优化

Xorg图形服务器软件在帧缓存设备上采用单线程绘制模式,难以发挥多核CPU的性能.针对多核CPU上的帧缓存设备,设计了带有互斥操作的任务队列,并按照屏幕划分的方法,实现了Xorg的矩形填充操作在帧缓存设备上基于私有任务队列的多线程并行化,并实现了主从线程负载均衡.x11perf测试结果表明,该算法在一台4核商用台式机上的加速比可以达到2.06.     

多核同时多线程处理器的线程调度器设计

多核同时多线程处理器(SMT_PAAG)是用于图形、图像及数字信号处理的一种多核处理器。基于这种处理器提出了一种硬件线程调度器,该调度器采用同时多线程技术,最多可同时执行四个线程,支持八个线程阻塞模式下的快速上下文切换。这样避免了因阻塞带来的等待问题,能够有效提高处理器的工作效率和资源利用率。通过在处理器上运行图形处理算法进行性能评测。结果表明,SMT-PAAG处理器通过挖掘指令级并行和线程级并行,将处理器的性能提高了69.25%。     

有限元单元计算子程序的OpenMP并行化

Intel和AMD双核乃至4核处理器的推出,使得并行计算已经普及到PC机。为了充分利用多核,需要对原有程序进行多线程改造,使其充分利用多核处理带来的性能提升。该文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对有限元方法涉及的单元计算子程序进行了并行化实现。在机群的一个双CPU的SMP节点上的测试表明,共享并行化使得该单元子程序的性能提高了一倍。     

有限元单元计算予程序的OpenMP并行化

Intel和AMD双核乃至4核处理器的推出,使得并行计算已经普及到PC机。为了充分利用多核,需要对原有程序进行多线程改造,使其充分利用多核处理带来的性能提升。该文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对有限元方法涉及的单元计算子程序进行了并行化实现。在机群的一个双CPU的SMP节点上的测试表明,共享并行化使得该单元子程序的性能提高了一倍。     

时钟共享多线程处理器通信机制的设计与实现

多核多线程处理器~([1])是并行技术的一个发展方向,基于多核多线程处理器,提出了一种时钟共享多线程处理器。该处理器有近邻通信和线程间通信两种通信机制,近邻通信采用近邻共享FIFO来传递信息,线程间通信通过线程间共享存储来传递信息,这样可以提高处理器的资源利用率和并行执行能力。     

并行高斯消去法在云计算平台上的研究

为了解决串行部分选主元的高斯消去算法不能充分利用多核处理器的问题，提出并实现了并行多线程的部分选主元的高斯消去算法，并将整个算法进行了分析和优化，使数据的存储布局和算法的访存模式匹配，从而大幅提高了程序的性能。通过对本地Linux服务器以及美国亚马逊EC2云的多种平台上的实验结果的比较和分析，确定了部分选主元的高斯消去算法受缓存影响较大，所以在CPU和内存/缓存配置较为均衡的平台上运行性能最好。文中展现了一种高效率、扩展性好的多线程并行部分选主元的高斯消去算法以及将一般性串行算法进行并行化和优化的方法。     

GPU视频纹理技术在三维电影播放中的应用

研究了三维电影播放应用中的视频纹理技术,分析了该方法的国内外研究现状、难题和挑战,提出了有效地解决方案,并对该方案进行设计.采用 DirectShow进行视频数据的调度与管理,Direct3D作为图形渲染API,提取出传统渲染管道下的并行运算部分,利用可编程GPU并行运算的特性对其进行加速渲染,并利用GPU纹理压缩方法解决了显存容量有限的问题.实验结果表明,该设计方法能够有效地提高帧速率,缓解CPU负担,解决实时渲染中的性能瓶颈问题,在实际应用中具有较强的使用价值.     

动态二进制翻译的多线程并行优化研究

为了充分利用多核CPU来实现动态二进制翻译的并行化,研究了用多线程将翻译阶段和执行阶段并行优化的方法,提供了并行化系统的程序流程。并根据翻译与执行的时序及相关性,设计实现了一种超前翻译算法,它能够有效预测程序的执行路径,为翻译过程提供导向作用。实验结果表明,该优化方法提高了翻译缓存中基本块的命中率,使执行阶段尽量不被中断,进而提升了执行效率。     

Information flow control in multithread applications based on access control lists

Information flow control models prevent information leakage during the execution of an application. We developed a model OORBAC to control information flows in object-oriented systems. Soon after the development of OORBAC, we identified that the model cannot solve the problems induced by multithreaded applications. We thus adapted the concepts of OORBAC to develop a new information flow control model. It offers the features of OORBAC and solves the problems induced by multithread object-oriented applications. The new model is named MtACL (information flow control model for multithreaded object-oriented applications based on access control lists). The multithreaded problems solved by MtACL include the shared memory problem, the non-interference problem, and the combination leakage problem. This paper presents MtACL and proves that the model solves the multithreaded problems.     

基于长并行距离优先的确定性多线程调度

随着多核技术的不断发展,多线程技术更加广泛地应用于计算机软件中.但由于执行的不确定性,多线程程序的排错和调试存在着很大的困难.确定性多线程系统可以使多线程程序以确定的方式执行,即多次执行同一个多线程程序的顺序和结果是相同的,这可以大大简化多线程程序的排错和调试.但是,确定性多线程系统会导致多线程程序性能的下降.本文提出一种基于长并行距离优先的确定性多线程调度算法,优先执行并行距离长的线程,减少线程总体等待时间,从而提高多线程程序的效率.实验结果表明,本文方法可以使多线程程序的性能提升10%,并且具有很好的可扩展性.     

《OpenGL三维图形程序设计》AGC系列讲座 第三讲 OpenGL基本功能操作——建模、变换、颜色、光照与材质

《ＯｐｅｎＧＬ三维图形程序设计》ＡＧＣ系列讲座第三讲ＯｐｅｎＧＬ基本功能操作——建模、变换、颜色、光照与材质１建模ＯｐｅｎＧＬ提供了绘制各种图原和描述复杂三维图形的函数。这一节主要介绍基本图原，如点、线、多边形，利用这些图原，就可以建立比较复杂的三维...     

一种适用于仿真软件的图形编辑软件

为自动控制系统仿真软件增加图形编辑功能是计算机应用软件的一个新领域。本文提出了一种适用于自动控制系统仿真软件的图形编辑方法，叙述了图形编辑软件的原理，设计思想及实现方法。     

基于投影法的隐式曲面多边形化

绘制多边形可借助图形系统的硬件来实现,因此,隐式曲面的多边形化是隐式曲面绘制的主要方法,文中提出了基于投影法的隐式曲面多边形化的方法,先在平面进行网格划分,再把平面上所有多边形面片映射到隐式曲面上,该方法对隐式曲面上有全部投影,部分投影和没有投影的多边形面片分别进行了讨论,该方法也适用于绘制隐式载剪曲面。     

Parallel photon-mapping rendering on a mesh-NoC-based MPSoC platform

High demand 3-D scenes on embedded systems draw the developers’ attention to use the whole resources of current low-power processors and add dedicated hardware as a graphic accelerator unit to deal with real-time realistic scene rendering. Photon mapping, as one of the most powerful techniques to render highly realistic 3-D images by high amounts of floating-point operations, is very time-consuming. To use the advantages of multiprocessor systems to make 3-D scenes, parallel photon-mapping rendering on a homogeneous multiprocessor SoC (MPSoC) platform along with a mesh NoC by an adaptive wormhole routing method to communicate packets among cores is proposed in this paper. To make efficient use of the MPSoC platform to carry out photon-mapping rendering, many methods concerning the increase of load balancing, the efficient use of memory, and the decrease of communication cost to achieve a scalable application are explored in this paper. The resulting MPSoC platform is verified and evaluated by cycle-accurate simulations for different sizes of the mesh NoC. As expected, the proposed methods can obtain excellent load balancing and achieve a maximum of 44.3 times faster on an 8-by-8 MPSoC platform than on a single-core MPSoC platform.     

基于粒子系统的天气雷达资料三维显示

传统天气雷达资料为二维图像显示,随着科技的发展与应用的需求,三维显示成为必然。本文研究了一般粒子系统,并根据天气雷达资料特点,建立了适合天气雷达资料特点的粒子系统;在给出三维显示结果图的同时,对粒子绘制与面绘制进行了比较,结果表明粒子绘制能很好的显示雷达资料的三维信息,且在速度方面有一定的提高。     

基于OGRE的汉字渲染方案

OGRE（object-oriented graphic render engine）作为一种通用的图形渲染引擎并不提供专门针对汉字的渲染方案。汉字字符与英文字符存在很大差别,不能简单套用英文字符的渲染方法,分析了汉字在OGRE的场景中的3种不同的渲染方案。并在讨论和比较的基础上,深入的研究并实现了在现阶段比较有价值的方案,为进一步研究积累了经验。     

3D游戏图形渲染引擎的设计与实现

图形渲染是3D图形引擎的重要组成部分,是评价3D引擎的一个重要标志。首先,简要地介绍3D游戏引擎;接着,分析3D游戏图形引擎设计;最后,论述3D游戏图形引擎实现过程。     

基于GPU和均匀栅格法的光线追踪算法研究

由于GPU(图形处理器)性能的大幅提高和可编程性的发展,基于GPU的光线追踪算法逐渐成为研究热点。光线追踪算法需要的计算量大,基于此,分析了光线追踪算法的基本原理,在NVIDIA公司的CUDA(计算统一设备体系结构)环境下采用均匀栅格法作为加速结构实现了光线追踪算法。实验结果表明,该计算模式相对于传统基于CPU的光线追踪算法具有更快的整体运算速度,GPU适合处理高密度数据计算。