杨 瑛，刘文文，吴方贵

（合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，合肥 230009）

基于GPU的可视化测量仪器软件设计

杨 瑛，刘文文，吴方贵

（合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，合肥 230009）

提出利用显卡图形处理单元（graphics processing units，GPU）的并行信息处理能力解决仪器软件在执行海量数据处理、建模、渲染以及交互所面临的开销过大的难题，基于Direct X 11的计算着色器（compute shader，CS）实现海量测量数据的处理和建模以及高速推送渲染，建立在GPU内实现海量数据模型上点的拾取模块，以提高仪器可视化测量中的交互执行；实验比对证实了基于GPU的可视化测量仪器软件的高执行效率；研究为挖掘可视化测量仪器硬件能力、合理配置仪器CPU与GPU开销、在整体上提高仪器运行效率提供了一条有价值的技术路径。

仪器软件；可视化测量；GPU并行运算；Direct X 11

0 引言

随着数字技术的突飞猛进，越来越多的测量仪器需要高效和高质量的显示以实现仪器测量结果的可视化测量。在常规仪器设计的理念中，仪器数据采集、控制、数据处理、建模渲染和交互等全部信息处理是基于CPU的，因此，在仪器硬件能力有限的条件下，难以实现高效高质量的测量显示。如何挖掘显卡处理单元（GPU）的并行信息处理能力、显著提升测量仪器的数据采集处理、控制、数据处理、建模渲染和交互的效率和容量，已经成为可视化测量仪器领域亟待解决的关键问题，这对降低可视化测量仪器制造成本，增加仪器制造商的市场竞争力具有重要的意义。……