Modeling and experimental evaluation of CPU-GPU crossover points in OpenCL-based image processing

slovenski

2026

letnik 93, številka 3

Elektrotehniška zveza Slovenije
(Obvezni izvod spletne publikacije)

Pospesevanje slikovne obdelave z grafičnimi procesorji (GPE) je zaradi njihove zmoznosti izkoriščanja masivnega po- datkovnega paralelizma siroko uveljavljeno. Dejanski pospešek pa je močno odvisen od velikosti problema in značilnosti strojne opreme, zlasti pri sistemih z integrirano graficno enoto, kjer lahko čas inicializacije in stroški prenosa podatkov pred- stavljajo pomemben delez celotnega časa izvajanja. V tem delu predlagamo preprost model časa izvajanja, ki čas izvajanja na GPE razdeli na čas inicializacije, prenosa podatkov in izvajanja jedra. Na podlagi modela eksperimentalno ovrednotimo izvedbi izbranih algoritmov lokalne slikovne obdelave na CPE in GPE ter formalno dolocimo prelomno točko med CPE in GPE (CPU–GPU crossover point, N) kot najmanjšo velikost problema, pri kateri je izvajanje na GPE glede na skupni čas izvajanja hitrejše kot na CPE. Eksperimentalno analizo izvedemo na širokem območju velikosti vhodnih podatkov, pri čemer meritve večkrat ponovimo in statistično ovrednotimo, da zagotovimo zanesljivost rezultatov. Pokazemo, da je prelomna točka močno odvisna tako od konfiguracije strojne opreme kot tudi od računske zahtevnosti obravnavanega algoritma. Poleg tega preučimo vpliv optimizacije dostopa do pomnilnika z uporabo lokalnega (deljenega) pomnilnika v jedrih OpenCL ter analiziramo, kako zmanjsanje dostopov do globalnega pomnilnika vpliva na čas izvajanja jedra in premakne prelomno točko. Rezultati podajajo kvantitativni vpogled v pogoje, pri katerih je pospeševanje z GPE na integriranih sistemih dejansko smiselno, ter potrjujejo, da imajo vzorci dostopa do pomnilnika pomembno vlogo pri določanju učinkovite meje zmogljivosti med izvajanjem na CPE in GPE.

20.10.2026