فصل اول – مقدمه 1

1-1 پردازش موازی 2
1-2 موازی¬سازی الگوریتم¬های محاسباتی 2
1-3 اهمیت پردازش موازی 3
1-4 مزایای استفاده از پردازش موازی 4
1-5 استفاده از پردازش موازی در پردازش تصویر 5
1-6 ظهور پردازش CPU 5
1-7 ظهور پردازش GPU 6
1-7-1 معماری پردازنده¬های گرافیکی GPU 6
1-7-2 معماری GPUهای مدرن 8
1-7-3 محاسبات چندپردازنده گرافیکی 9
1-7-3-1 حافظه¬های GPU 9
1-8 نتیجه گیری 10

فصل دوم-مفاهیم پایه 12

2-1 پلت فرم CUDA 13
2-2 معماری CUDA 14
2-2-1 مدل سخت افزاری 14
2-2-2 مدل برنامه نویسی 15
2-3 تطبیق الگوریتم به مدل CUDA با استفاده از گرید و بلاک و نخ 16
2-3-1 نخ 16
2-3-2 گرید و بلاک 18
2-4 مدل حافظه 18
2-5 مدل برنامه¬نویسی ناهمگن 20
2-6 سیستم¬های اشتراکی GPU 21
2-7 کاربردهای CUDA 22
2-7-1 تصاویر پزشکی 22
2-7-2 محاسبات دینامیک سیالات 22
2-7-3 علوم محیط زیست 23
2-7-4 پردازش تصویر 23
2-8 نتیجه گیری 24

فصل سوم – مروری بر کارهای پیشین 25

3-1 شتاب دادن به محاسبه فاصله اقلیدسین در ماتریس با استفاده از GPU 26
3-2 مدل¬سازی عملکرد و بهینه¬سازی ضرب برداری ماتریس اسپارس بوسیله پلت¬فرم CUDA 27
3-3 طراحی ناهمگن FPGA – GPU – CPU در زمان واقعی برای نگاشت فیزیولوژیک نقشه‌برداری نوری قلب 28
3-4 بهبود عملکرد داده‌کاوی در Weka از طریق شتاب GPU 30
3-5 روش موازی حذف نویز از تصویر بصورت ترکیبی با استفاده از CPU و GPU 33

3-6 افزایش سرعت الگوریتم رمزنگاری تصویر مبتنی بر آشوب با استفاده از GPGPU 35
3-7 رمزنگاری تصویر مبتنی بر آشوب در GPU 38
3-8 رمزنگاری تصویر با استفاده از الگوریتم RSA در CUDA 41
3-9 شتاب دادن به الگوریتم استاندارد رمزنگاری/رمزگشایی پیشرفته (AES) بوسیله GPU 44
3-10 اجرای رمزنگاری استاندارد پیشرفته برای رمزنگاری/رمزگشایی تصاویر و متن در GPU 47
3-11 نتیجه گیری 53

فصل چهارم – پیاده¬سازی فرآیندهای محاسباتی 54

4-1 موازی¬سازی ضرب دو ماتریس 55
4-2 موازی¬سازی جمع دو ماتریس 56
4-3 موازی¬سازی ضرب داخلی دو بردار 56
4-4 موازی¬سازی عملیات بیتی XOR بر روی ماتریس 57
4-5 موازی¬سازی جمع برداری 57
4-6 موازی¬سازی محاسبه عدد pi 57
4-7 عملیات اتمیک در CUDA 58
4-8 محاسبه فاصله اقلیدسی 58
4-9 موازی¬سازی الگوریتم Quick Sort 59
4-10 موازی¬سازی الگوریتم Radix Sort 60
4-11 موازی¬سازی الگوریتم Bitonic mergsort 60
4-12 نتیجه گیری 61

فصل پنجم -ارزیابی کارایی و نتایج شبیهسازی 62

5-1 راه اندازی تجربی و پیاده¬سازی 63
5-2 نتایج اجرای موازی الگوریتم ضرب ماتریس 63
5-3 نتایج اجرای موازی الگوریتم جمع ماتریس 64
5-4 نتایج اجرای الگوریتم موازی¬سازی شده ضرب داخلی دوبردار 65
5-5 نتایج اجرای موازی عملیات بیتی XOR بر روی ماتریس 67
5-6 نتایج اجرای الگوریتم موازی¬سازی شده جمع برداری 68
5-7 نتایج اجرای الگوریتم موازی¬سازی شده محاسبه عدد Pi 70
5-8 نتایج اجرای موازی عملیات اتمیک XOR بر روی آرایه‌ها 70

پردازش GPU فرآیند محاسباتی

5-9 نتایج اجرای موازی محاسبه فاصله اقلیدسی 71
5-10 نتایج اجرای الگوریتم موازی¬سازی شده Quick Sort 72
5-11 نتایج اجرای الگوریتم موازی¬سازی شده Radix Sort 75
5-12 نتایج اجرای الگوریتم موازی¬سازی شده Bitonic Sort 77
5-13 مقایسه زمان‌های اجرای سه الگوریتم Quick Sort, Radix Sort, Bitonic Sort با پنج توزیع متفاوت 79
5-13-1 مقایسه با تعداد نخ 128 و تعداد عناصر 512 79
5-13-2 مقایسه با تعداد نخ 128 و تعداد عناصر 1024 80
5-14 نتیجه گیری 81

فصل ششم- نتیجه گیری و کارهای آتی 82

6-1 نتیجه گیری 83
6-2 کارهای آتی 83
منابع و مراجع 85

پردازش GPU فرآیند محاسباتی

الگوریتم محاسباتی , واحد پردازش گرافیکی , محاسبه معماری دستگاه یکپارچه , واحد پردازش مرکزی , موازی سازی , سیستم پردازش موازی , سیستم چند پردازشی , computational algorithm , graphics processing unit , compute unified device architecture , central processing unit , parallel processing system , multiprocessing system