基于PC集群机的并行图形绘制系统研究

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1、基于PC集群机的并行图形绘制系统研究浙江大学CAD&CG国家重点实验室2005年11月第一部分研究现状并行绘制系统的分类现有基于PC集群机的并行图形绘制系统并行绘制系统的分类按照场景数据归属判断时机分类Sort-first,sort-middle,sort-last按照数据控制形式分类立即模式、保留模式按照数据存储方式分类In-the-core,Out-of-core归属判断：Sort-first,sort-middle,sort-lastG-几何处理R－光栅化(1)sort-first(2)sort-midd

2、le(3)sort-lastGRGRGRGR显示屏幕场景GRGRGRGR显示屏幕场景GRGRGRGR场景●●●●像素合成显示屏幕数据控制形式：立即模式、保留模式进程A立即模式绘制器应用程序立即模式引擎进程B应用程序保留模式绘制器保留模式引擎（a）单机环境下的立即模式和保留模式引擎Client进程应用程序Server进程立即模式绘制器网络立即模式并行结构Client进程应用程序Server进程保留模式绘制器网络保留模式并行结构（b）分布式并行绘制环境下的立即模式和保留模式API调用API调用API调用API调用

3、场景数据场景数据场景数据场景数据数据存储方式：In-the-core,Out-of-coreIn-the-Core场景完全调入内存检索速度快场景规模受内存限制Out-of-core场景保存在硬盘，根据需要调入内存场景规模庞大I/O影响性能系统复杂度高现有的基于PC集群机的并行图形绘制系统WireGL－斯坦福大学Chromium－斯坦福大学AnyGL－浙江大学DisplayWall－普林斯顿大学MSPR－浙江大学WireGLSort-first立即模式应用程序透明的并行化ChromiumWireGL的后续版本SP

4、U－StreamProcessUnit将并行绘制系统的功能模块化提高开放性Sort-firstSort-lastHybridsort-firstandsort-lastAnyGL混合sort-first和sort-last立即模式应用程序透明的并行化DisplayWallSort-first保留模式多屏幕拼接显示MSPRApplicationOPENGL_STUBMessageEncodingNetworkSendClientRenderingMessageEncodingNetworkReceiveServe

5、rRenderingMessageEncodingNetworkReceiveServerINTERCONNECTINGNETWORKSCENEREDISTRIBUTION…保留模式多屏幕拼接显示第二部分研究目标基于PC集群机的并行图形绘制系统混合sort-first和sort-last保留模式功能大规模动态场景实时绘制支持Out-of-core、In-the-core等模式支持OpenGL工业标准，提供二次开发接口集成多屏幕拼接显示系统第三部分研究内容基于保留模式的混合型并行图形绘制体系结构Out-of-Co

6、re与In-the-Core相结合的SceneGraph场景定义负载平衡策略复式嵌套并行绘制流水线优化并行绘制-合成-显示流水线技术基于保留模式的混合型并行图形绘制体系结构显示屏1显示屏m显示屏n显示屏mn控制节点动态绘制节点动态绘制节点动态绘制节点拼接显示投影墙合成节点合成节点合成节点合成节点动态绘制节点..........................................主从从从从……(1)Parallel-SG系统结构(2)动态绘制节点内部结构基于保留模式的混合型并行图形绘制体系结构任务划分

7、方式Sort-first方式－－对应于每个投影仪Sort-last方式－－动态绘制节点内部优点通过动态调节各个动态绘制节点内部的绘制从节点数目来调节动态绘制节点的计算能力，从而维持各动态节点间的负载平衡，解决了sort-first的负载不平衡问题；一个动态绘制节点只对应一个投影仪的显示区域，控制了图像合成的规模，避免了sort-last方式中随像素规模增长而急剧下降的合成效率。Out-of-Core与In-the-Core相结合的SceneGraph场景定义场景进行SceneGraph组织定义，相关的数据结构以

8、In-the-core方式在内存中管理SceneGraph结构中的Data节点的数据按照Out-of-core方式保存于硬盘，根据需要调入内存In-the-coreOut-of-coreOut-of-Core与In-the-Core相结合的SceneGraph场景定义广场鸽群雕塑几何数据鸽子几何数据游人几何数据建筑…城市雕塑白鸽灰鸽游人…………目标：灵活操纵场景变化超大规模场景绘制负载