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基于GPU的波浪数值模拟的任务书
任务书
题目：基于GPU的波浪数值模拟
任务背景：
在海洋、天文、气象等领域中，波浪数值模拟是一个重要的问题。当前常用的波浪数值模拟方法有两种：一种是基于格子布点的有限差分方法，另一种是基于跟踪有限元方法。这些方法都需要大量的计算和内存存储，计算效率较低。而随着计算机硬件的发展，GPU已经成为了高性能计算的重要手段，可以大幅提升计算效率。
在这个背景下，本任务旨在基于GPU实现波浪数值模拟，并通过对比实现过程中CPU和GPU的性能差异，评估GPU对计算效率的提升作用。
任务目标：
1.实现基于GPU的波浪数值模拟算法；
2.设计测试用例，比较CPU和GPU在不同数据规模下的性能表现；
3.对比分析GPU在波浪数值模拟中的性能提升作用。
任务内容：
1.研究波浪数值模拟的常用方法，并选择一种适合GPU实现的方法；
2.编写GPU端的波浪数值模拟程序，包括初始化数据、计算波浪传播等主要功能；
3.编写CPU端的波浪数值模拟程序，与GPU端程序进行对比测试，在不同数据规模下比较其性能表现；
4.设计测试用例，包括数据规模、不同算法等方面的变化；
5.通过对比实验结果，评估GPU对波浪数值模拟的计算效率提升作用。
任务要求：
1.编写程序时要有详细的注释，保证代码的可读性和可维护性；
2.测试用例要有足够的覆盖面，反映程序在不同情况下的表现；
3.对比实验要有清晰的数据处理和结果表达，结合图表等方式进行展示和分析。
任务团队：
本任务由四人小组完成，分别负责：
1.算法分析：负责研究波浪数值模拟的常用方法，选择适合GPU实现的方法。
2.程序实现：负责编写GPU端的波浪数值模拟程序，确保程序在不同数据规模下的正确性和稳定性。
3.性能测试：负责编写CPU端的波浪数值模拟程序，并通过不同数据规模和测试用例对比CPU和GPU的性能表现。
4.结果分析：负责对比实验的数据处理和结果分析。
任务时间：
本任务计划耗时两个月，具体时间安排如下：
第一周：确定任务计划，明确任务目标和要求。
第二周-第四周：算法分析、程序实现。
第五周-第六周：性能测试和数据收集。
第七周-第八周：结果分析和报告撰写。
任务成果：
1.波浪数值模拟GPU程序源代码；
2.报告文档，包括任务实施过程、测试方法和实验结果等；
3.良好的团队合作精神和成果展示能力。
任务验收：
1.完成任务目标和要求，达到预期效果；
2.提交波浪数值模拟GPU程序源代码，并能够在指导老师的协助下对程序进行演示和说明；
3.提交报告文档并能够在指导老师和评审委员会的面前进行报告展示和答辩。
参考文献：
[1]刘洪乐.GPU在水波动力学数值模拟中的应用[D].南京大学,2012.
[2]张慧,刘曜.基于GPU的大规模波浪数值模拟技术在海洋资料建设中的应用[J].海洋技术,2014(2):91-94.
[3]刘庆增,罗志健,洪峰.基于CUDA的波浪数值模拟的GPU加速算法[J].计算机应用研究,2014,31(12):3587-3590.