基于神威太湖之光的光路追踪众核加速方法的开题报告.docx

基于神威太湖之光的光路追踪众核加速方法的开题报告
一、研究背景
随着计算机技术的不断发展，计算机的处理能力和存储能力不断提高。在计算机图形学领域中，光线追踪是一种基于物理光学原理的图像生成算法。它通过发射光线来模拟光在场景中的传播，然后计算出光线与物体的交点并进行递归处理，最终得到一个高质量的图像。但是，传统的光线追踪算法计算复杂度较高，难以在实时性要求较高的场景中应用。因此，研究如何加速光线追踪算法是当前图形学领域的热点问题之一。
神威太湖之光作为我国自主研发的超级计算机，在高性能计算领域有着广泛的应用。它采用众核并行加速技术，将大量核心集成在一个芯片上，可以同时执行大量的计算任务。因此，利用神威太湖之光的并行计算能力，开发针对光线追踪的加速算法是有必要性和可行性的。
二、研究内容
本文将以光路追踪为基础，研究如何利用神威太湖之光的并行计算能力提高光线追踪的计算效率。具体研究内容如下：
1.神威太湖之光的体系结构和并行计算模型研究。通过深入了解神威太湖之光的体系结构和并行计算模型，为后面的算法设计提供支撑。
2.光线追踪基础算法研究。通过了解光线追踪的基本原理和算法，在神威太湖之光上实现光线追踪算法。
3.针对神威太湖之光平台优化光线追踪算法。基于神威太湖之光的并行计算能力，优化光线追踪算法，提高算法的计算效率。
4.使用多项技术加速光线追踪。针对光线追踪算法的计算瓶颈，采用多项技术进行优化，包括并行光线追踪、光线碰撞检测算法的优化等等。
三、研究意义
本文以神威太湖之光为研究对象，针对光线追踪算法进行优化，具有重要的研究意义：
1.提高光线追踪算法的计算效率。通过神威太湖之光的并行计算能力，提高光线追踪算法的计算速度，使光线追踪算法能够在实时性要求较高的场景中，得到更好的应用。
2.推动高性能计算技术的发展。神威太湖之光作为我国自主研发的超级计算机，其在高性能计算领域有着广泛的应用。本文将光线追踪算法与神威太湖之光相结合，有利于推动高性能计算技术的应用与发展。
3.拓展光线追踪算法的应用范围。通过优化光线追踪算法，提高其计算效率，能够拓展光线追踪算法的应用范围，使其得到更广泛的应用。
四、研究方法
本文将采用“理论分析+程序实现”相结合的方法，具体包括以下几个步骤：
1.理论研究。针对神威太湖之光的体系结构和并行计算模型进行深入研究，分析其对光线追踪算法的加速效果。
2.算法设计与实现。根据理论研究的结果，设计并实现光线追踪算法，在神威太湖之光上进行测试，进行性能、效率和质量方面的评估。
3.优化算法。通过多项优化技术，对光线追踪算法进行优化，如并行光线追踪、光线碰撞检测算法的优化等等，并进行测试。
4.实现成果展示。根据实验结果，完成论文的撰写，并对成果进行总结和展示。
五、研究计划
1.第一阶段：理论研究和基础算法研究。预计耗时1个月，具体任务包括神威太湖之光的体系结构和并行计算模型的研究、光线追踪算法的基础研究和实现。
2.第二阶段：算法优化。预计耗时2个月，主要任务是在神威太湖之光平台上对光线追踪算法进行多项优化，并进行测试。
3.第三阶段：实现成果展示。预计耗时1个月，主要任务是完成实验报告的撰写，并对成果进行总结和展示。
4.第四阶段：总结和论文撰写。预计耗时1个月，主要任务是对全过程进行总结，并撰写论文。
六、预期成果
1.研究光线追踪算法在神威太湖之光平台上的并行计算加速方法，提高光线追踪的计算效率。
2.提出基于神威太湖之光的光线追踪优化算法，推动高性能计算领域技术的发展。
3.在能够满足场景实时性要求的情况下，拓展光线追踪算法的应用范围。
4.发表相关论文2篇以上，提升自身科研水平。