FREDMPC是Photon Engineering公司持續(xù)投入利用GPU技術(shù)的成果。它能快速以及精確地進(jìn)行輻射測(cè)量和光機(jī)系統(tǒng)光線追跡和分析。
GPU硬件技術(shù)中，NVIDIA是業(yè)界領(lǐng)先者，在單個(gè)工作站中，允許數(shù)千個(gè)并行運(yùn)行的處理單元。GPU硬件（和軟件）發(fā)展迅速，可伸縮性強(qiáng)，與基于分布式CPU的網(wǎng)絡(luò)相比，成本相對(duì)較低。通過簡(jiǎn)單地添加或升級(jí)PC中的GPU，使用FRED MPC進(jìn)行光線追跡和分析，可以比使用傳統(tǒng)多線程CPU快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
CPU上的FRED模型通過模型轉(zhuǎn)換步驟映射到GPU上的等效代碼
從程序結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，利用GPU就得要求FRED中的每個(gè)功能在源代碼庫(kù)中都有兩個(gè)版本；一個(gè)版本是專門為CPU編寫的，一個(gè)版本是專門為GPU編寫的。當(dāng)發(fā)出使用GPU的請(qǐng)求時(shí)，CPU上的FRED模型通過轉(zhuǎn)換器傳遞，該轉(zhuǎn)換器將每個(gè)FRED特性映射到其等效GPU版本。這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，每個(gè)需要GPU支持的FRED功能都必須用專門的GPU代碼完全重寫。然而，對(duì)于給定的FRED MPC版本，并非所有的FRED功能都將具有GPU計(jì)算。隨著Photon Engineering公司持續(xù)對(duì)GPU代碼的開發(fā)，F(xiàn)RED MPC的功能將會(huì)隨著每一次版本更新而擴(kuò)展。
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FREDMPC是否會(huì)為我的工作效力？
你是否在追跡龐大數(shù)量的光線？
你是否經(jīng)常計(jì)算幾天幾夜？
你的模型是否是由幾千個(gè)表面所組成的
如果是的話，那么FREDMPC可能是很有用的。問題是：你的時(shí)間多值錢？
FREDMPC正在不斷開發(fā)，每個(gè)版本都將添加新功能。為了幫助確定FREDMPC是否適合您的分析需求，下表列出了當(dāng)前版本的重要限制。
1. 相干場(chǎng)傳輸
現(xiàn)在FREDMPC不支持相干場(chǎng)傳輸
2. 偏振
FREDMPC不支持偏振光線追跡或者偏振分析
3. 數(shù)值精度
GPU光線追跡當(dāng)前是單（浮點(diǎn)）精度，而CPU光線追跡是雙精度。這種限制的影響部分取決于系統(tǒng)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)。比如，由于單精度光線追跡，長(zhǎng)傳輸距離或具有許多交叉點(diǎn)的系統(tǒng)可能更容易受到誤差疊加的影響。
并非所有FRED功能都可以用GPU精確實(shí)現(xiàn)，這取決于在GPU上表示的結(jié)構(gòu)，可以創(chuàng)建近似的結(jié)構(gòu)。
4. 光線追跡路徑
可以根據(jù)請(qǐng)求追跡光線路徑數(shù)據(jù)，并指定用戶指定的每個(gè)路徑的最大事件數(shù)。路徑數(shù)據(jù)將在光線追跡路徑表和雜散光報(bào)告中儲(chǔ)存。目前尚無(wú)能力支持基于路徑的光線選擇（例如，特定光線路徑上的光線的輻照度）或路徑重繪。
5. 腳本
當(dāng)文檔被推到GPU時(shí)，腳本化的表面、材料、膜層等將被近似。FREDMPC光線追跡和分析功能可以使用FRED的腳本語(yǔ)言執(zhí)行，但不會(huì)在GPU上編譯或運(yùn)行任何腳本。
硬件需求
FREDMPC不是一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品，它是我們的FRED光學(xué)工程軟件的一個(gè)版本，允許使用GPU執(zhí)行光線生成，光線追跡和分析。除GPU功能外，F(xiàn)REDMPC License還可以訪問FRED Standard和FRED Optimum的所有CPU功能。使用FRED MPC License中包含的CPU功能時(shí)，應(yīng)考慮以下PC配置選項(xiàng)：
Ÿ FRED只運(yùn)行在Windows上，我們推薦win10
Ÿ FRED Standard在多達(dá)17個(gè)線程上執(zhí)行多線程計(jì)算，而FRED Optimum最多支持63個(gè)線程。FRED不會(huì)使用任何超過FRED版本限制的線程。
Ÿ FRED的許多組件（例如BASIC腳本計(jì)算和模型更新）不是多線程的。因此，有一個(gè)高速處理器是很有用的。在許多情況下，與較大數(shù)量的慢速CPU相比，較低數(shù)量的快速CPU的性能更好（例如16核3.2GHz vs. 24核2.4GHz）。
Ÿ 我們建議使用16 GB+ RAM，以避免在使用大型光線追跡時(shí)可能發(fā)生的緩存溢出情況。
Ÿ 有時(shí), 無(wú)法避免緩沖（例如，當(dāng)需要追跡超過可用RAM所能處理的光線時(shí)）。因此，具有高磁盤I/O的系統(tǒng)是有好處的。另外推薦使用固態(tài)硬盤（SSD）。
GPU要求
FREDMPC需要一個(gè)或多個(gè)具有3.1或更高計(jì)算能力的本地NVIDIA GPU。軟件支持多個(gè)并行操作的GPU板。
下圖顯示了已成功用FREDMPC進(jìn)行測(cè)試的各種GPU主板的相對(duì)性能，其中GeForce GTX 1050 Ti作為參考，為每個(gè)顯卡提供相對(duì)性能范圍，以說明在基準(zhǔn)測(cè)試期間觀察到的結(jié)果范圍（即一些FRED模型追跡光線比其他模型更快）。例如，Quadro GV100上的基準(zhǔn)文件執(zhí)行速度比GeForce GTX 1050 Ti上的相同文件快2.4到12.6倍。所選GPU的當(dāng)前價(jià)格在圖表下側(cè)顯示。
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