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1、第6期电子学报Vol.35No.62007年6月ACTAELECTRONICASINICAJune2007基于GPU的图形电磁计算加速算法112杨正龙,金林,李蔚清(1南京电子技术研究所,江苏省南京市210013;2南京理工大学计算机科学与技术学院,江苏省南京市210094)摘要:本文利用现代图形加速卡中GPU(GraphicsProcessUnit)的可编程管线,实现了图形电磁计算(GRECO)方法.与原有的方法相比,在利用物理光学和物理绕射理论的基础上,计算速度提高了20
2、倍左右.并且利用GPU实现了射线追踪算法,用于目标上多次散射的计算,使得GRECO方法可以快速计算具有凹腔结构目标的电磁散射.本方法对于目标识别和逆合成孔径成像等方面的研究具有重要的应用价值.关键词:电磁散射;图形电磁计算;图形处理单元(GPU)中图分类号:TN95751文献标识码:A文章编号:03722112(2007)06105605AcceleratedGRECOBasedonGPU112YANGZhenglong,JINLin,LIWeiqing(1NanjingRe
3、searchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing,Jiangsu210013,China;2ComputerScienceandTechnologyInstituteofNanjingUniversityofScienceandTechnical,Nanjing,Jiangsu210094,China)Abstract:Forobtainingtheelectromagneticscatteringcharacteristicofacomplextargetef
4、ficiently,GRECO(GraphicalElectromagneticCOmputing)isimplementedbyaprogrammablepipelineofamodernGPU(GraphicsProcessingUnit).Thespeedofthesimulationcanbeimprovedupto20timescomparedwiththerawGRECO.TheraytracingalgorithmbasedonaGPUisimplementedtoobtainthemulti
5、plereflectioncontributionofatargetwithconcavestructure.Thisapproachwillredoundtoresearchworkssuchasradartargetidentificationandinversesyntheticapertureradar(ISAR)imaging.Keywords:electromagneticscattering;graphicalelectromagneticcomputing;graphicsprocessun
6、it(GPU)处理系统,如高速的DSP或者高性能集群,但这些专用1引言的DSP系统一般非常昂贵,限制了其应用范围.与传统图形电磁计算方法(GRECO)是J.M.Rius提出的一的CPU相比,在GPU内部,一般具有多个顶点处理管线[1]种计算电大尺寸目标电磁散射特性的有效方法.它基和像素处理管线,GPU的顶点着色器流水线使用多指令于物理光学和物理绕射理论,巧妙地利用了计算机图形多数据流(MIMD)方式控制,像素着色器流水线使用单学中的光照模型和计算机图形卡的硬件加速功能,实现指令多数据流(SIMD)方式,
7、本质上相当于一个并行向了目标电磁散射特性的高效计算,可以为雷达目标识量机,使得GPU具有更高的数据处理速度和并行运算别,雷达成像等方面的的研究提供有效的仿真数据.由能力,对于计算密集性应用有非常高的效率.并且GPU于这种方法利用了计算机图形加速卡的强大运算功能,核心的工作频率比传统的CPU更快,这样就使得GPU仿真速度非常快.本文在深入研究了目前的计算机图形比单个CPU的处理能力强大许多.处理方法的基础上,利用图形处理器的可编程管线来进GRECO巧妙的利用了图形硬件的功能,使得复杂一步加快仿真速度,获得了满意
8、的效果.在利用物理光的遮挡运算由计算机图形卡来完成,实际上,深入了解学和物理绕射理论计算目标散射特性的过程中,速度比GRECO的原理之后,我们发现完全可以利用图形卡原有的GRECO提高了20多倍.GPU的可编程管线实现GRECO中计算最密集的部分,近年来,伴随着图形处理器(GPU)性能的大幅度提并且无需启动光照渲染流程,只需编写新的顶点/像素高以及可编程特性的发展,人们首先开始将图形流水线绘制程序(
