本文選題：CPU-GPU異構　切入點：OpenCL　出處：《杭州電子科技大學》2017年碩士論文

【摘要】：21世紀以來,數(shù)控技術取得飛速進步的同時新挑戰(zhàn)也隨之出現(xiàn)。新型智能數(shù)控系統(tǒng)需要在線生成或編輯修改刀具路徑,實時或準實時的進行刀具路徑的計算任務,因此對軟硬件系統(tǒng)提出了很高的性能要求。同時,開放式數(shù)控系統(tǒng)搭建于不同架構處理器和控制器組成的異構硬件平臺上,由于不同架構的處理器和控制器互不兼容,造成這些硬件資源得不到充分利用。論文在全面分析了新型智能數(shù)控系統(tǒng)和軟件架構的研究現(xiàn)狀之后,針對傳統(tǒng)串行刀具路徑規(guī)劃算法效率低下和在異構硬件平臺上的不兼容問題,提出一種基于CPU-GPU異構系統(tǒng)對于刀具路徑并行化實現(xiàn)的方法。論文主要工作如下:1.根據(jù)新型智能數(shù)控系統(tǒng)的開放性和兼容性基本要求,提出將異構系統(tǒng)通用并行計算技術引入數(shù)控領域的新思路,最后在CPU-GPU異構環(huán)境下實現(xiàn)通用并行計算;2.通過在數(shù)控系統(tǒng)中應用OpenCL技術,針對數(shù)控系統(tǒng)中CPU與GPU不同體系架構的處理器,按照軟件設計方案和OpenCL編程規(guī)范,提出并實現(xiàn)一種基于CPU-GPU異構系統(tǒng)并行刀具路徑規(guī)劃算法的詳細設計方案;3.針對CPU-GPU異構系統(tǒng)搭建計算平臺和OpenCL實現(xiàn)的環(huán)境,然后依據(jù)等參數(shù)線法對不同采樣密度的刀具路徑進行并行化重構;4.在Microsoft Visual Studio 2010開發(fā)環(huán)境下,使用C++和OpenCL編程語言分別對B樣條曲面和NURBS曲面的并行刀具路徑規(guī)劃算法進行了實現(xiàn),最后完成了新的并行刀具路徑規(guī)劃算法與傳統(tǒng)串行刀具路徑規(guī)劃算法對比實驗,并結合Matlab進行了刀具路徑規(guī)劃的仿真應用實驗,結果顯示新的并行算法效率較傳統(tǒng)串行算法有1.5~16倍的大幅提升。
[Abstract]:Since the 21st century, with the rapid progress of numerical control technology, new challenges have emerged. The new intelligent NC system needs to generate or edit the tool path online, real-time or quasi-real-time tool path calculation task. At the same time, the open CNC system is built on heterogeneous hardware platform composed of different architecture processors and controllers, because the processors and controllers with different architectures are incompatible. As a result, these hardware resources are not fully utilized. After a comprehensive analysis of the research status of new intelligent numerical control system and software architecture, The traditional serial tool path planning algorithm is inefficient and incompatible on heterogeneous hardware platforms. This paper presents a method of tool path parallelization based on CPU-GPU heterogeneous system. The main work of this paper is as follows: 1. According to the basic requirements of openness and compatibility of the new intelligent NC system, This paper puts forward a new idea of introducing the general parallel computing technology of heterogeneous systems into the field of numerical control. Finally, the general parallel computing is realized in the heterogeneous environment of CPU-GPU. By applying OpenCL technology in numerical control system, a new method is proposed. According to the software design scheme and OpenCL programming specification, according to the processor of different architecture of CPU and GPU in NC system, A detailed design scheme of parallel tool path planning algorithm based on CPU-GPU isomerism system is proposed and implemented. 3. For CPU-GPU heterogeneous system, a computing platform and a OpenCL implementation environment are built. Then parallel reconstruction of tool paths with different sampling densities is carried out according to isoparametric line method. 4. In the Microsoft Visual Studio 2010 development environment, The parallel tool path planning algorithms of B-spline surface and NURBS surface are implemented with C and OpenCL programming languages respectively. Finally, the comparison experiment between the new parallel tool path planning algorithm and the traditional serial tool path planning algorithm is completed. The simulation results of tool path planning with Matlab show that the efficiency of the new parallel algorithm is 1.516 times higher than that of the traditional serial algorithm.
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG659;TP332

【參考文獻】

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本文編號：1687436