FREDMPC是Photon Engineering公司持續投入利用GPU技術(shù)的成果。它能快速以及精確地進(jìn)行輻射測量和光機系統光線(xiàn)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，允許數千個(gè)并行運行的處理單元。GPU硬件（和軟件）發(fā)展迅速，可伸縮性強，與基于分布式CPU的網(wǎng)絡(luò )相比，成本相對較低。通過(guò)簡(jiǎn)單地添加或升級PC中的GPU，使用FRED MPC進(jìn)行光線(xiàn)追跡和分析，可以比使用傳統多線(xiàn)程CPU快幾個(gè)數量級。
CPU上的FRED模型通過(guò)模型轉換步驟映射到GPU上的等效代碼
從程序結構的角度來(lái)看，利用GPU就得要求FRED中的每個(gè)功能在源代碼庫中都有兩個(gè)版本；一個(gè)版本是專(zhuān)門(mén)為CPU編寫(xiě)的，一個(gè)版本是專(zhuān)門(mén)為GPU編寫(xiě)的。當發(fā)出使用GPU的請求時(shí)，CPU上的FRED模型通過(guò)轉換器傳遞，該轉換器將每個(gè)FRED特性映射到其等效GPU版本。這種結構的結果是，每個(gè)需要GPU支持的FRED功能都必須用專(zhuān)門(mén)的GPU代碼完全重寫(xiě)。然而，對于給定的FRED MPC版本，并非所有的FRED功能都將具有GPU計算。隨著(zhù)Photon Engineering公司持續對GPU代碼的開(kāi)發(fā)，FRED MPC的功能將會(huì )隨著(zhù)每一次版本更新而擴展。
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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量的光線(xiàn)？
你是否經(jīng)常計算幾天幾夜？
你的模型是否是由幾千個(gè)表面所組成的
如果是的話(huà)，那么FREDMPC可能是很有用的。問(wèn)題是：你的時(shí)間多值錢(qián)？
FREDMPC正在不斷開(kāi)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，下表列出了當前版本的重要限制。
1. 相干場(chǎng)傳輸
現在FREDMPC不支持相干場(chǎng)傳輸
2. 偏振
FREDMPC不支持偏振光線(xiàn)追跡或者偏振分析
3. 數值精度
GPU光線(xiàn)追跡當前是單（浮點(diǎn)）精度，而CPU光線(xiàn)追跡是雙精度。這種限制的影響部分取決于系統的規模和結構。比如，由于單精度光線(xiàn)追跡，長(cháng)傳輸距離或具有許多交叉點(diǎn)的系統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，這取決于在GPU上表示的結構，可以創(chuàng )建近似的結構。
4. 光線(xiàn)追跡路徑
可以根據請求追跡光線(xiàn)路徑數據，并指定用戶(hù)指定的每個(gè)路徑的最大事件數。路徑數據將在光線(xiàn)追跡路徑表和雜散光報告中儲存。目前尚無(wú)能力支持基于路徑的光線(xiàn)選擇（例如，特定光線(xiàn)路徑上的光線(xiàn)的輻照度）或路徑重繪。
5. 腳本
當文檔被推到GPU時(shí)，腳本化的表面、材料、膜層等將被近似。FREDMPC光線(xiàn)追跡和分析功能可以使用FRED的腳本語(yǔ)言執行，但不會(huì )在GPU上編譯或運行任何腳本。
硬件需求
FREDMPC不是一個(gè)獨立的產(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執行光線(xiàn)生成，光線(xiàn)追跡和分析。除GPU功能外，FREDMPC License還可以訪(fǎng)問(wèn)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)，應考慮以下PC配置選項：
Ÿ FRED只運行在Windows上，我們推薦win10
Ÿ FRED Standard在多達17個(gè)線(xiàn)程上執行多線(xiàn)程計算，而FRED Optimum最多支持63個(gè)線(xiàn)程。FRED不會(huì )使用任何超過(guò)FRED版本限制的線(xiàn)程。
Ÿ FRED的許多組件（例如BASIC腳本計算和模型更新）不是多線(xiàn)程的。因此，有一個(gè)高速處理器是很有用的。在許多情況下，與較大數量的慢速CPU相比，較低數量的快速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(xiàn)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，當需要追跡超過(guò)可用RAM所能處理的光線(xiàn)時(shí)）。因此，具有高磁盤(pán)I/O的系統是有好處的。另外推薦使用固態(tài)硬盤(pán)（SSD）。
GPU要求
FREDMPC需要一個(gè)或多個(gè)具有3.1或更高計算能力的本地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)行測試的各種GPU主板的相對性能，其中GeForce GTX 1050 Ti作為參考，為每個(gè)顯卡提供相對性能范圍，以說(shuō)明在基準測試期間觀(guān)察到的結果范圍（即一些FRED模型追跡光線(xiàn)比其他模型更快）。例如，Quadro GV100上的基準文件執行速度比GeForce GTX 1050 Ti上的相同文件快2.4到12.6倍。所選GPU的當前價(jià)格在圖表下側顯示。
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