Pic & Flip

Na onze presentatie zijn we begonnen met onderzoek naar de pic en flip methode. Na een kleine poging tot implementatie ontdekten we toch wat moeilijkheden die eerst aangepakt moesten worden. Concreet ontbraken we een manier om parallel cellwaarden up te daten zonder synchronisatie conflicten en hadden we nood aan een efficiënte interpolatiemethode.

In de pic en flip methode moeten we eigenschappen van onze deeltjes overzetten naar een gridstructuur. Cellen uit dit grid krijgen een bijdrage per deeltje, waardoor ze simultaan geupdate moeten worden (bij niet CUDA implementaties wordt hier texture splatting voor gebruikt, maar dit is in CUDA niet mogelijk). Gelukkig voorziet CUDA atomische operaties, maar jammer genoeg alleen met integers (wij gebruiken floats). In een eerste poging gebruiken we een conversion factor om floats om te zetten in integers en weer terug. De resultaten waren bruikbaar, we kunnen een factor bepalen die voor een aantal optellingen een zekere nauwkeurigheid garandeert.

Dit leek ons eerder een omslachtige methode (die niet altijd even nauwkeurig gaat werken) dus probeerden we met een soort locking systeem de synchronisatie te garanderen. Al snel bleek de atomische "compare and store" (CAS) functie het nuttigst en we vonden een werkende implementatie van atomicFloatAdd op de NVIDIA forums. In onze testsituatie bleek deze manier van werken wel 100 keer trager, maar er is natuurlijk geen verlies aan nauwkeurigheid. Er zal moeten getest worden met beide mogelijkheden om uit te maken welke de beste resultaten zal opleveren.

Als tweede puntje werd de interpolatiemethode bekeken. We kunnen op 3 manieren interpoleren:

• lineair
• met behulp van de kernel functions
• 3D Texture interpolatie van CUDA

We implementeerde reeds de eerste twee methodes en kwamen tot de conclusie dat er geen verschil is tussen beide, althans niet in nauwkeurigheid. De nauwkeurigheid hangt wel sterk af van het aantal gridcellen en de smoothing length van de deeltjes. Bij een dubbel zo kleine smoothing length heb je ongeveer dubbel zoveel gridcellen nodig, zoals je kan zien in deze grafiek:

De 3DTexture interpolatie hebben we nog niet uitgeprobeerd. Deze gaat minder nauwkeurige resultaten geven (er wordt niet exact geïnterpoleerd), maar wel sneller werken.

Met deze resultaten kunnen we verder met de implementatie van pic & flip. Deze taak zal ik op mij nemen, terwijl Daniel een uniform grid implementeert. Dit grid kent dan wel de beperking dat er af en toe deeltjes niet in gaan passen, waardoor de simulatie minder goed gaat zijn. We nemen een harde deadline: volgende week vrijdag moeten de implementaties af zijn zodat we kunnen vergelijken welke methode de beste resultaten geeft.

Als extraatje heb ik nog een linkje naar gratis Microsoft software voor studenten, bijvoorbeeld Visual Studio 2008 professional. (wie weet kan iemand dit goed gebruiken, wij blijven verder werken met kate en linux)