Análise do algoritmo de modelagem 2D em tarefas sísmicas usando um processador gráfico

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE INFORMÁTICA

Trabalho de Graduação

Análise de algoritmo de modelagem 2D em problemas de sísmica utilizando GPU

Aluno: Bruno Correia da Silva (bcs2@cin.ufpe.br)

Orientador: Manoel Eusébio de Lima (mel@cin.ufpe.br)

Co-Orientadora: Veronica Teichrieb (vt@cin.ufpe.br)

Recife |2009

Bruno Correia da Silva

Bruno Correia da Silva

Análise de algoritmo de modelagem 2D em problemas de sísmica utilizando GPU

Orientador: Profº. Drº. Manoel Eusébio de Lima

Co - Orientadora: Profª. Drª. Veronica Teichrieb

Recife|2009

Agradecimentos

Agradeço aos meus pais e familiares, Sr. Carlos Correia e Sra Edna Meire, que mesmo a distância proveu um suporte indispensável nesta caminhada.

A um deus, que está presente dentro de mim e de todos que oferece harmonia entre as pessoas quando esse meu deus aceita o seu deus.

A meu amor, Queliane, que me apoiou e logo vai revisar a ortografia desse texto também, eternamente agradecido por sua bondade, carinho e por estar ao meu lado;

Aos meus coordenadores, meus agradecimentos pelos feedbacks e dicas extremamente pertinentes, a minha co-orientadora Veronica Teichrieb, pela paciência e dedicação e ao meu orientador Manoel Eusébio pela confiança em meu trabalho.

Agradeço aos meus amigos, que compartilharam os momentos de dificuldade e contribuíram para o sucesso:

Pedro Leite por todo o apoio dado nessa reta final me guiando por caminhos obscuros; Artur Lira por me propor argumentos para serem superados; a Guilherme Dantas meu monitor especial, Marcelo Lucena meu amigo de conversas aleatórias, Pepito meu advogado titular, Jamal meu brother especial, Felipe Santiago minha autarquia, meus amigos que me oferecem sempre um momento de alegria e descontração; a todos que encontrei no HPCIn: João Paulo, Bruno Pessoa, Biu José, Camaroti, Rodrigo Pimentel, Bruno Holanda, os Vitors,Viviane,Aline,Vicente,Ângelo,Manoel Eusébio,Paulo Sérgio,Derci, Artur, Fabio, Rafael, Pyetro e João Cleber, um futuro engenheiro Best pela perspectiva do professor Helio Magalhães e minha também, agradeço a todos esses que fazem parte atualmente do meu trabalho; as pessoas que já passaram por minha vida e continuam com pinceladas, Jesus, Rafael Rar, Age Man, Josias Junior, Luciano, Renata Garcia, Dani, Renata Bezerra, Diego Victor, Hudson brother de enrascadas, Jamaj, Adelmario, Chico Pezão, Eduardo, Paulo Sérgio flamenguista, Leonardo Luis, Kleber, Hugo,Rodolfo, Pedro Lages, Lamberto, Pedro, Digão, Rodrigo Surf, Pablo Mago, José Ribamar, Lúcio Flávio, Marcus, Jailson e outros que não mencionei mas tem seu local na minha gratidão; aos meus amigos da CIRANDA, que tanto amo e tive que me afastar para concluir meu sonho; a todos amigos que fiz na UECE, CEFET-CE, Farias Brito, Ari de Sá, Evolutivo e no caminhar da vida. Aos meus professores da vida e de ensino: Manoel Eusébio, Marcilia Campos, Hélio Magalhães, Veronica Theichrieb, Silvio Melo, Joaquim, Ascendino, Fontana, Milde, Paulo Maciel, Paulo Gonçalves,Sérgio Cavalcante, Aluizio, Fernando Fonseca, Patricia Tedesco, Kátia, Ana Carolina, Ruy, Edson Carvalho,; a todos os funcionários do CIn, especialmente a Lucia e Roberto.

Aos amigos que já foram levados dessa vida, deixo mais uma pincelada de memória nesse documento; amigos como Stênio e Alexandre.

Ao meu colega vendedor, Luis, que trouxe o notebook em tempo hábil dos EUA e me deu oportunidade de terminar esse documento e essa fase da vida.

Resumo

CORREIA, Bruno da Silva. Análise de algoritmo de modelagem 2D em problemas de sísmica utilizando GPU. Monografia (Graduação em Engenharia da Computação) — Centro de Informática, Universidade Federal de Pernambuco, Recife-PE, 2009.

Os jogos para computadores se tornaram programas para medidas de desempenho. Uma placa mãe satisfatória, com unidade de memória RAM rápida, processadores que contém mais de um núcleo de processamento e placas de vídeo de grande desempenho, revelam recursos necessários nestes jogos, que mais se assemelham aos algoritmos de processamento científico devido ao alto desempenho computacional exigido.

Estes jogos requerem demasiadamente processamento gráfico para inserir o usuário em uma experiência única de realidade virtual e melhor introspecção. Alguns exemplos destes jogos são: Farcry 2, Crisis, Assassin Creed e outros. Cada um, de uma forma geral, permite que o usuário interaja com todos os componentes de seu mundo virtual, assemelhando-se a realidade do dia-a-dia. Para se conseguir todas as ações em tempo real é necessário, no entanto, um grande desempenho de processamento, principalmente nas placas de processamento de vídeo.

A comunidade científica, percebendo o potencial de dispositivos como GPUs (Graphical Process Units), devido a sua característica de processamento vetorial paralelo de alto desempenho, resolveu utilizá-las, por volta do ano 2000, para cálculos científicos em aplicações similares, ou que requerem processamento de imagens, como imagens médicas, sísmica, geo-processamento, etc.

Percebendo uma nova área de atuação para as placas de vídeo, as grandes fabricantes, NVIDIA e ATI, deram o passo inicial para a criação de placas que fossem de propósito gerais. Foi criada assim, uma família de componentes denominada GPGPU, que significa “General Porpose Graphical Process Unit”. As GPGPU, agora diferentemente das tradicionais GPUs, que eram programadas através de linguagens especiais, passam a utilizar uma linguagem de programação similar à linguagem C, com algumas modificações. Isto permite que um número maior de pessoas

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