1、基于PC集群機并行圖形繪制系統(tǒng)研究第一部分 研究現(xiàn)狀n并行繪制系統(tǒng)的分類n現(xiàn)有基于PC集群機的并行圖形繪制系統(tǒng)并行繪制系統(tǒng)的分類n按照場景數(shù)據(jù)歸屬判斷時機分類按照場景數(shù)據(jù)歸屬判斷時機分類 nSort-first, sort-middle, sort-lastn按照數(shù)據(jù)控制形式分類按照數(shù)據(jù)控制形式分類 n立即模式、保留模式n按照數(shù)據(jù)存儲方式分類按照數(shù)據(jù)存儲方式分類 nIn-the-core, Out-of-core歸屬判斷：Sort-first, sort-middle, sort-lastG-幾何處理 R光柵化 (1) sort-first (2) sort-middle (3)sort-la

2、stGRGRGRGR顯示屏幕場景GRGRGRGR顯示屏幕場景GRGRGRGR場景像素合成顯示屏幕數(shù)據(jù)控制形式：立即模式、保留模式進程A立即模式繪制器應(yīng)用程序立即模式引擎進程B應(yīng)用程序保留模式繪制器保留模式引擎（a）單機環(huán)境下的立即模式和保留模式引擎Client進程應(yīng)用程序Server進程立即模式繪制器網(wǎng)絡(luò)立即模式并行結(jié)構(gòu)Client進程應(yīng)用程序Server進程保留模式繪制器網(wǎng)絡(luò)保留模式并行結(jié)構(gòu)（b）分布式并行繪制環(huán)境下的立即模式和保留模式API調(diào)用API調(diào)用API調(diào)用API調(diào)用場景數(shù)據(jù)場景數(shù)據(jù)場景數(shù)據(jù)場景數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲方式：In-the-core, Out-of-corenIn-the-Core

3、 n場景完全調(diào)入內(nèi)存n檢索速度快n場景規(guī)模受內(nèi)存限制nOut-of-coren場景保存在硬盤，根據(jù)需要調(diào)入內(nèi)存n場景規(guī)模龐大nI/O影響性能n系統(tǒng)復(fù)雜度高現(xiàn)有的基于PC集群機的并行圖形繪制系統(tǒng)nWireGL 斯坦福大學(xué)nChromium 斯坦福大學(xué)nAnyGL 浙江大學(xué)nDisplay Wall 普林斯頓大學(xué)nMSPR 浙江大學(xué)浙江大學(xué)WireGLnSort-firstn立即模式n應(yīng)用程序透明的并行化 Chromium WireGL的后續(xù)版本SPUStream Process Unit 將并行繪制系統(tǒng)的功能模塊化提高開放性Sort-firstSort-lastHybrid sort-first

4、 and sort-lastAnyGLn混合混合sort-first和和sort-lastn立即模式立即模式n應(yīng)用程序透明的并行化應(yīng)用程序透明的并行化Display WallnSort-firstn保留模式保留模式n多屏幕拼接顯示多屏幕拼接顯示MSPRApplicationOPENGL_STUBMessageEncodingNetwork SendClientRenderingMessageEncodingNetwork ReceiveServerRenderingMessageEncodingNetwork ReceiveServerINTERCONNECTING NETWORKSCENE

5、REDISTRIBUTIONn保留模式保留模式n多屏幕拼接顯示多屏幕拼接顯示第二部分 研究目標(biāo)n基于PC集群機的并行圖形繪制系統(tǒng) n混合sort-first和sort-lastn保留模式n功能n大規(guī)模動態(tài)場景實時繪制n支持Out-of-core、In-the-core等模式n支持OpenGL工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供二次開發(fā)接口n集成多屏幕拼接顯示系統(tǒng)第三部分 研究內(nèi)容n基于保留模式的混合型并行圖形繪制體系結(jié)構(gòu)基于保留模式的混合型并行圖形繪制體系結(jié)構(gòu) nOut-of-Core與與In-the-Core相結(jié)合的相結(jié)合的SceneGraph場景定義場景定義 n負載平衡策略負載平衡策略 n復(fù)式嵌套并行繪制流水線

6、復(fù)式嵌套并行繪制流水線n優(yōu)化并行繪制優(yōu)化并行繪制-合成合成-顯示流水線技術(shù)顯示流水線技術(shù) 基于保留模式的混合型并行圖形基于保留模式的混合型并行圖形繪制體系結(jié)構(gòu)繪制體系結(jié)構(gòu)顯示屏1顯示屏m顯示屏n顯示屏mn控制節(jié)點動態(tài)繪制節(jié)點動態(tài)繪制節(jié)點動態(tài)繪制節(jié)點拼接顯示投影墻合成節(jié)點合成節(jié)點合成節(jié)點合成節(jié)點動態(tài)繪制節(jié)點.主從從從從 (1) Parallel-SG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(2)動態(tài)繪制節(jié)點內(nèi)部結(jié)構(gòu) 基于保留模式的混合型并行圖形基于保留模式的混合型并行圖形繪制體系結(jié)構(gòu)繪制體系結(jié)構(gòu)n任務(wù)劃分方式nSort-first方式 對應(yīng)于每個投影儀nSort-last方式 動態(tài)繪制節(jié)點內(nèi)部優(yōu)點通過動態(tài)調(diào)節(jié)各個動態(tài)繪制節(jié)點內(nèi)

7、部的繪制從節(jié)點數(shù)目來調(diào)節(jié)動態(tài)繪制節(jié)點的計算能力，從而維持各動態(tài)節(jié)點間的負載平衡，解決了sort-first的負載不平衡問題；一個動態(tài)繪制節(jié)點只對應(yīng)一個投影儀的顯示區(qū)域，控制了圖像合成的規(guī)模，避免了sort-last方式中隨像素規(guī)模增長而急劇下降的合成效率。Out-of-Core與與In-the-Core相結(jié)合相結(jié)合的的SceneGraph場景定義場景定義 n場景進行SceneGraph組織定義，相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以In-the-core方式在內(nèi)存中管理nSceneGraph結(jié)構(gòu)中的Data節(jié)點的數(shù)據(jù)按照Out-of-core方式保存于硬盤，根據(jù)需要調(diào)入內(nèi)存In-the-coreOut-of-cor

8、eOut-of-Core與與In-the-Core相結(jié)合相結(jié)合的的SceneGraph場景定義場景定義廣場鴿群雕塑幾何數(shù)據(jù)鴿子幾何數(shù)據(jù)游人幾何數(shù)據(jù)建筑城市雕塑白鴿灰鴿游人目標(biāo)：靈活操縱場景變化超大規(guī)模場景繪制負載平衡負載平衡n基于任務(wù)遷移的平衡策略基于任務(wù)遷移的平衡策略n思路:通過調(diào)節(jié)動態(tài)繪制節(jié)點內(nèi)部繪制從節(jié)點的數(shù)目來調(diào)節(jié)整個動態(tài)繪制節(jié)點的計算能力，用動態(tài)繪制節(jié)點計算能力的變化來適應(yīng)其負載的變化。n優(yōu)點n適合多屏幕拼接顯示系統(tǒng)n算法簡明、開銷小優(yōu)化并行流水線技術(shù)優(yōu)化并行流水線技術(shù) n動態(tài)繪制節(jié)點內(nèi)工作流程的三個基本步驟(順序相關(guān)性)n繪制：CPU/GPUt1n像素合成： 網(wǎng)絡(luò)傳輸t2n顯示合成

9、結(jié)果 ：顯卡I/O t3 （t1t2 t3 ）優(yōu)化并行流水線技術(shù)優(yōu)化并行流水線技術(shù)n串行繪制-合成-顯示流水線 n耗時 Ts = t1+t2+t3 象素合成繪制顯示象素合成繪制顯示象素合成繪制顯示i-1幀i幀i+1幀優(yōu)化并行流水線技術(shù)優(yōu)化并行流水線技術(shù)n并行繪制-合成-顯示流水線 n耗時 Tp = max(t1 , t2 , t3)繪制 i-1象素合成 i-2顯示 i-3i-1幀i幀i1幀i2幀CPU/GPUNetwork顯卡I/Ot3t2t1繪制 i+1象素合成 i顯示 i-1繪制 i+2象素合成 i+1顯示 it2t1t3t2繪制 i象素合成 i-1顯示 i-2t3t1t3t2t1資源占用第四部分 當(dāng)前測試結(jié)果測試方案方案投影墻設(shè)置(動態(tài)繪制組數(shù)) 主控節(jié)點數(shù) 從節(jié)點總數(shù) 動態(tài)繪制組內(nèi)部平均繪制服務(wù)器數(shù) 一11 13132二22 4288三33 9234四53 15172整體