[发明专利]空间电磁环境的多GPU并行渲染系统及方法

说明书

本发明公开一种空间电磁环境的多GPU并行渲染系统，其包括：至少一个物理机，每个物理机上安装有至少一个用于进行渲染操作的GPU模块；GPU代理模块，安装在每个物理机上，用于识别物理机上GPU模块的配置、标识符，设置GPU模块的工作状态、参数，给GPU模块分配渲染任务，收集渲染结果；GPU虚拟服务器，用于管理GPU代理的数量、状态、可用资源，分发渲染任务、渲染参数，收集并融合渲染结果，支持GPU代理模块的动态添加、删除；电磁环境渲染模块，用于设置渲染参数，生成各个辐射源的电磁场及其坐标变换矩阵；通信总线，用于进行GPU代理模块、GPU虚拟服务器和电磁环境渲染模块之间的相互连接。本发明能够加速空间电磁环境渲染工作，无需改变硬件结构，扩展性强。

技术领域

本发明涉及计算机与信息安全技术领域，尤其是涉及一种空间电磁环境的多GPU并行渲染系统及方法。

背景技术

电磁环境是由多个辐射源的电磁场叠加生成的。各个辐射源的电磁场存在着交叉、遮挡、透明等关系，从可视化角度看表现为颜色的深浅、明暗等。电磁环境一般的绘制方法是生成各个辐射源的电磁场，通过体绘制算法对电磁场进行绘制。空间电磁环境一般具有辐射源数量大、地理空间分散的特点，对电磁场数据的存储空间、算法绘制速度有很高要求，单GPU渲染环境一般难以满足上述要求。随着硬件性能的提升，多GPU配置的系统越来越普及，可以充分利用多GPU并行渲染能力，提升空间电磁环境渲染生成的速度。

目前，利用多GPU并行渲染的技术主要有以下三种：第一种是GPU硬件的物理拼接，代表性的是NVIDIA的SLI(可灵活伸缩的连接接口，Scalable Link Interface)技术和AMD的CrossFire(显卡交火)技术，它是将多块物理GPU逻辑上拼接成一个GPU，提升了单块GPU的显存、吞吐量等性能；第二种是帧交替渲染(Alternate Frame Rendering，AFR)技术，将不同帧交给不同的GPU来进行渲染；第三种是帧分割渲染(Split Frame Rendering，SFR)技术，将一帧分割成多个子画面，再将每个子画面交给不同的GPU来进行渲染。

GPU硬件的物理拼接技术主要解决的是大量电磁场数据频繁上传GPU，造成GPU显存抖动的问题；AFR技术的每一帧渲染是串行渲染方法；SFR技术的每个子画面渲染是串行渲染方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于帧融合技术的空间电磁环境的多GPU并行渲染系统及方法，上述的帧是GPU渲染的结果信息，帧融合的技术特征主要有：(1)、不同的帧具有相同的相机参数，相同的颜色缓冲区和深度缓冲区参数；(2)、不同的帧渲染的几何图形不同。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种空间电磁环境的多GPU并行渲染系统，其包括：

至少一个物理机，每个物理机上安装有至少一个GPU模块，GPU模块用于进行渲染操作；

GPU代理模块，安装在每个物理机上，用于识别物理机上GPU模块的配置、标识符，设置GPU模块的工作状态、参数，给GPU模块分配渲染任务，收集渲染结果；

GPU虚拟服务器，用于管理GPU代理的数量、状态、可用资源，分发渲染任务、渲染参数，收集并融合渲染结果，支持GPU代理模块的动态添加、删除；

电磁环境渲染模块，用于设置渲染参数，包括相机参数的位置、方向、分辨率、远平面、近平面、上边界、下边界、左边界、右边界，辐射源参数的数量、位置、功率、辐射特性，刷新频率，生成各个辐射源的电磁场及其坐标变换矩阵；

通信总线，用于进行GPU代理模块、GPU虚拟服务器和电磁环境渲染模块之间的相互连接。

一种空间电磁环境的多GPU并行渲染方法，其包括以下步骤：

S1、启动GPU代理模块，识别物理机上的GPU模块，向GPU虚拟服务器发送注册信息；