Detail práce
Large-scale Ultrasound Simulations using Accelerated Clusters
Efektivní využití akcelerovaných HPC clusterů je obzvlášť závislé na efektivitě komunikace použitých algoritmů. Tato práce se tedy věnuje přezkoumání pseudo-spektrálních algorimů používaných pro řešení vlnových problémů převážně v oblasti medicínského ultrazvuku s cílem umožnit jejich běh na akcelerovaných strojích. Je ukázáno, že doménová dekompozice je preferovaný způsob dosažení daného cíle, jelikož řada alternativních přístupů vykazuje výrazně horší numerické vlastnosti.Na základě tohoto přístupu a k-Wave modelu ultrazvuku, široce používaného v medicíně, je navržen nový simulační algoritmus. Následnými experimenty je ukázáno, že tento přístup dosahuje až 7.5x zrychlení a dosahuje téměř perfektního slabého škálování až do 512 GPU akcelerovaných uzlů. Zároveň toto řešení umožňuje plné využití výpočetních uzlů s několika GPU akcelerátory a pokročilým propojením jako je NVIDIA DGX-2 s NVLink. Tato metoda také nabízí možnost flexibilní volby mezi přesností a efektivitou. Volbou hloubky překryvu subdomén lze dosáhnout jak přesnosti srovnatelné s původní k-Space metodou, tak i maximalizovat výkon při zachování dostatečné přesnosti.
pseudo-spektrální metody, superpočítání, metody doménové dekompozice, lokální Fourierova báze, simulace ultrazvuku v lékařství, nelineární ultrazvuk, HIFU, MPI+X, CUDA, GPU, akcelerované počítání
@phdthesis{FITPT919,
author = "Filip Vaverka",
type = "Diserta\v{c}n\'{i} pr\'{a}ce",
title = "Large-scale Ultrasound Simulations using Accelerated Clusters",
school = "Vysok\'{e} u\v{c}en\'{i} technick\'{e} v Brn\v{e}, Fakulta informa\v{c}n\'{i}ch technologi\'{i}",
year = 2023,
location = "Brno, CZ",
language = "english",
url = "https://www.fit.vut.cz/study/phd-thesis/919/"
}