Aceleración del método de las funciones base características por medio de tarjetas gráficas

Abstract

En esta tesis se aborda el proceso de transformación de un método numérico, el Método de las Funciones Base Características, para que pueda ser ejecutado en una tarjeta gráfica que acepte la tecnología CUDA. Las tarjetas gráficas tienen una forma de ejecutar los programas radicalmente diferente a los computadores tradicionales, lo que exige grandes modificaciones en los algoritmos al ser trasladados de éstos últimos a ellas. Sin embargo, también pueden ofrecer una importante ganancia en el rendimiento de determinadas aplicaciones, lo que justifica el esfuerzo en la transformación. El Método de las Funciones Base Características es un método numérico para el análisis electromagnético de cuerpos. En la implementación que se utiliza en esta tesis, se emplea para reducir la matriz de acoplos resultante de la aplicación de otro método de análisis, el Método de los Momentos, por lo que el primer paso es la adaptación a la tarjeta gráfica de este último. El algoritmo del Método de los Momentos, por sus características, se presta muy bien a la ejecución en una tarjeta gráfica. Sin embargo, es preciso estudiar cuidadosamente los detalles de la transformación para obtener la máxima mejora. Una vez obtenida la matriz de acoplos, se le aplica el Método de las Funciones Base Características para reducirla, proceso que también debe ser adaptado a la tarjeta gráfica. Dado que el análisis electromagnético de un cuerpo medianamente grande suele exigir gran cantidad de recursos de computación, fundamentalmente de memoria, el análisis se suele hacer por regiones en lugar de aplicarse al cuerpo completo. Por lo tanto, se debe estudiar la influencia de esta partición en la ejecución del código. Por último, se estudia cómo se puede aprovechar la presencia en el computador de varias tarjetas gráficas. Se analizan factores como la facilidad de la programación, o la gran influencia que puede tener en el rendimiento de la aplicación la política de reparto de trabajo.