1、和介绍。基于多核架构的碰撞检测随着技术的发展和人们需求的提高，硬件也已经朝着多核的方向发展。伴随着多核的问世，人们发现相对于在同台计算机上集成很多个单核如图来完成庞大的精确计算任务，多核可以在同样任务的同时可以节省大量的能耗大幅度提高性价比。万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文图多核架构特别是如今虚拟环境的几何体复杂度以及场景内复杂几何体数据量的日益增加，使得系统在交互过程中的碰撞检测运算复杂性大大提高，而且大规模复杂场景的频繁交互同时也需要消耗大量的计算资源。众所周知，现有的碰撞检测算法已经不能够满足人们对系统交互时的精确性实时性需求，所以更加难以应对未来的规模更大更复杂的场景。这就要求人们在当前计算机硬件和计算网络技术发展的基础上，研究如何提高碰撞检测的效率以满足人们日益提高的要求。

2、时的技术难点又是实时性和精度。为了解决这两个技术难点，主要通过以下方法开展后续研究工作利用图形硬件的优势，结合本文提出的并行碰撞检测加速算法应用于虚拟装配技术。万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文第章相关工作自从虚拟现实技术出现以后，虚拟装配技术在研究人员的努力下已经有了很大发展，但是其在实时效果上仍是大打折扣。特别是在对实时性和精确性要求比较高的物理仿真工业设计和路径规划等领域，很难足以满足人们的实际需求。为了可以更好的满足用户需求，除了设计能够更优平衡实时性和精确性的实现算法之外，人们开始转换思路探求其他的途径。随着科技的不断进步，图形图像硬件慢慢发展起来并成为个热门研究领域，而且还在持续不断的发展中。研究人员开始结合性能不断提高的硬件设备进行算法设计，以使各种影响碰撞检测效率的因素达。

3、可以构成个巨大的复杂电路，同时也可以组成多个简单的小电路。摩尔定律告诉我们芯片上的晶体管总数依然会以指数增长，如图，其数量已经很可观了。但是人们依然可以在同样晶体管数量和保证能耗的情况下，构建功能强大的处理器来提高计算机性能。其中假设为运算过程中的串行运算所占的比重，为的内核个数，则由式可知随着内核个数的改变的性能变化比例而在多核处理器出现之后，又有我们不得不面对的新问题出现为多个核合理的划分任务根据项目规模和线程数量决定任务分配模式，主要有静态任务分配和动态任务分配两种模式。为了解决多个核之间的频繁通信耗时，可以根据并行模式的不同可以采用以下几种不同的方法解决内存共享消息传递和数据并行三类。下面就是介绍在已有技术的基础上，如何基于多核的高性能来实现虚拟装配技术中的碰撞检测加速技术并加以应。

4、目标本文体系架构本章小结第章相关工作基于加速的碰撞检测发展历程基于多核架构的碰撞检测基于加速的碰撞检测发展历程基于加速的并行碰撞检测本章小结第章基于多核的连续碰撞检测基于多核的碰撞检测前期处理过程数据空间块分解动态任务分配实现与结果分析本章小结第章虚拟装配中加速的混合碰撞检测算法基础连续碰撞检测基于的碰撞检测基于的并行碰撞检测碰撞流基于全局缓存的前线追踪算法三角形碰撞检测实验设计与结果分析实验设计分析总结本章小结万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文第章总结与展望总结进步的工作致谢参考文献附录万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文第章绪论为了让大家对利用加速的并行碰撞检测算法有详细的了术的研究背景意义国内外研究现状工作内容和目标以及论文结构。重点介绍了虚拟装配技术的关键点碰撞检测。而在碰撞检测。

5、是开个玩笑，但是能耗与散热问题依然成为制约主频提高的瓶颈。图功耗分别与主频和的关系于是，人们想到了提高处理器性能的另个因素。的提高即指令执行并行度的提高。局限于较弱浮点计算能力，以往人们只能通过增加的个数来增加计算机并行度，进而提高计算速度。超级计算机就是通过大量集成，现在计算速度已经超过了千万亿次，可以迅速有效地完成各种复杂的计算。比如美国的“走娟”和中国的“魔方”等，它们共同的缺点就是体积巨大资源利用率低能耗高及性价比低。功耗主频主频功耗主频功耗主频功耗主频万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文图小小芯片动辄晶体管个数多达数亿因此，人们为了充分利用计算机的并行度提高计算速率，在不改变处理器架构的前提下通过增加处理器核数来提高并行度。对于芯片上的大量的晶体管，不。

6、。由图可知，针对碰撞检测技术目前存在的这两个迫切需要人们解决的问题，结合多核的异步并行架构的优越性能，我们提出了个较为快速高效的精确碰撞检测算法。为了更好的利用当前并行架构的相关特性，接下来我们从虚拟场景空间均匀分解以及空间任务合理分配两方面着手优化，以实现并行加速效果。算法的主题思想就是首先，最大限度的将虚拟场景均匀分解成与内核个数相当的子场景然后采取定的方法将子场景之间的碰撞检测任务分配给各个内核，实现每个内核之间的负载均衡。状态中断逻辑执行单元状态中断逻辑执行单元共享内存万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文图如双核异步相对同步节省在这部分主要介绍如何把空间分解成定个数的以及所生成的的任务分配等技术应用于当前碰撞检测算法。这个设计过程的主要目的是最大限度做到碰撞检测任务的分解均匀以及每。

7、最佳平衡点。近几年来，和作为图形图像绘制加速硬件，都有了很大发展。尤为值得提的是，作为评判显卡性能的核心部分，其性能发展尤其迅猛，近似指数增长。而的性能发展则依然受限于芯片中晶体管数量遵循摩尔定律而导致的高能耗和散热的问题，并且未来也将如此。基于加速的碰撞检测随着这几十年的发展，的性能也在日渐提高，人们也开始越来越依靠硬件的优越性来开发更好的软件系统。大家知道性能主要有两个判断标准主频和单位周期内执行的指令数，。主频越高，且单位周期内执行的指令数越多，处理器性能越强。即主频越高，数量越多，则性能越好。因此慢慢开始出现了依靠加速的碰撞检测算法，我们接下来的目的就是围绕如何通过两方面实现需求。发展历程如公式所示，的功耗与主频呈指数增长，与呈线性关系如图。通过在过去的那么多年里对进行改造，在提高。

8、续碰撞检测的虚拟装配技术研究生吴杰专业计算机技术指导教师王毅刚教授完成日期年月万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文基于并行连续碰撞检测的虚拟装配技术研究生吴杰指导教师王毅刚教授年月万方数据，万方数据杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。论文作者签名日期年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科。

9、频和的漫长历程中，研究人员发现通过增加晶体管的数量来提高的主频相对比较方便简单。然而如果是要实现增加的话则会相对复杂许多，这需要从硬件设备的架构方面进行改良。在当时的技术条件下，通过改良架构来提高的过程还是有定的难度，更重要的是最后得到效果还是很不理想的。万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文所以在过去几十年中，依靠提高处理器的主频成为增强计算机性能的唯快捷有效的途径。因为的主频越高，代表其单位时间内处理执行指令的频率就越高，这也标志着芯片上的晶体管数越来越多越来越精细。依照摩尔定律，近年来芯片上的晶体管数量直保持着两年增倍的速度，如今的晶体管个数已高达数亿个，如图。因此芯片上的电路会更复杂，电能消耗当然也会更多，芯片散热的问题也就越来越严峻，所以后来才会有了在主板上煎蛋的笑话。虽然在上煎蛋。

10、联，所以人们可以在后续操作中把这些节点之间的碰撞任务分配给各个内核。因为简单粗暴的静态碰撞检测容易造成个别内核已经完成任务空闲下来，而其他内核的任务可能还处于等待甚至是挂起状态，无法实现计算资源利用的最大化。所以如何通过动态任务分配策略快速有效的把这些碰撞检测任务合理的分配给各个内核，使这些内核可以在几乎均等的时间内完成被指派的任务，已经成为实现多核的并行性能最大化的关键。为了平衡这些处理器完成任务的时间，首先把所有的包围盒两两之间的互碰撞任务都存储在个全局任务缓冲池里，并且给每个内核处理器分配个包围盒自身碰撞任务。然后，旦有处理器完成了它的计算任务，系统就就会通过相应的机制就给它分配个任意两个包围盒之间的互碰撞任务。即当有线程空闲时，它就会向任务缓冲池发送万方数据硕士学位论文题目基于并行。

11、大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印缩印或其它复制手段保存论文。保密论文在解密后遵守此规定论文作者签名日期年月日指导教师签名日期年月日万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文摘要作为衡量个虚拟装配系统优越与否的重要标准，碰撞检测问题受到人们的广泛关注。当前，实时性和精确性是判断碰撞检测算法的关键标准，因此如何利用日渐成熟的计算机硬件的并行架构，来实现复杂场景下的精确的实时碰撞检测成为人们当前的研究重点。在复杂场景中，连续碰撞检测，依然很难做到实时效果。随着并行架构的实现，本文提出了种多核加速的碰撞检测算法来提高虚拟装配系统性能。通过利用硬件的多核性。

12、内核之间的负载均衡，来实现基于的并行碰撞检测算法。杜鹏等人已经提出了基于多核加速的碰撞检测算法，我们在此基础上主要从以下两方面进行优化场景空间分解。为了更好的利用多核的特性，就需要把整个场景空间分解细化，然后再把各个子场景数据传递到相应的内核上。具体思路如下首先通过最长轴分割算法把场景分割成两个子场景，并且继续循环执行这个步骤，将整个场景均匀分割成直至子场景的数量与处理器的个数相当，并且针对每个子场景构造属于自己的。然后这些包围盒两两之间以及包围盒与其自身都会自动生成，并且根据包围盒之间是与自身发生碰撞还是两两之间互相碰撞，把这些碰撞检测树分为自碰撞和互碰撞两大类。最后，再把这两类碰撞检测树分别均匀的分配到各个内核上处理。空间碰撞任务分配。因为这些所生成的层次包围盒测试树的节点相互之间没有。

参考资料：

[1]学党史颂党恩跟党走《热烈庆祝中国共产党成立100周年》PPT 编号18060（第27页，发表于2022-06-24）

[2]学党史颂党恩跟党走《热烈庆祝中国共产党成立100周年》PPT 编号17976（第27页，发表于2022-06-24）

[3]学党史颂党恩跟党走《热烈庆祝中国共产党成立100周年》PPT 编号18060（第27页，发表于2022-06-24）

[4]学党史颂党恩跟党走《热烈庆祝中国共产党成立100周年》PPT 编号18060（第27页，发表于2022-06-24）

[5]学党史颂党恩跟党走《热烈庆祝中国共产党成立100周年》PPT 编号18060（第27页，发表于2022-06-24）

[6]学党史颂党恩跟党走《热烈庆祝中国共产党成立100周年》PPT 编号18060（第27页，发表于2022-06-24）

[7]学党史颂党恩跟党走《热烈庆祝中国共产党成立100周年》PPT 编号18060（第27页，发表于2022-06-24）

[8]《爱心树》绘本故事（优） 编号18060（第39页，发表于2022-06-24）

[9]《爱心树》绘本故事（优） 编号18060（第39页，发表于2022-06-24）

[10]《爱心树》绘本故事（优） 编号18060（第39页，发表于2022-06-24）

[11]《爱心树》绘本故事（优） 编号18060（第39页，发表于2022-06-24）

[12]《爱心树》绘本故事（优） 编号18060（第39页，发表于2022-06-24）

[13]《爱心树》绘本故事（优） 编号18060（第39页，发表于2022-06-24）

[14]《爱心树》绘本故事（优） 编号18060（第39页，发表于2022-06-24）

[15]《爱心树》绘本故事（优） 编号18060（第39页，发表于2022-06-24）

[16]《爱心树》绘本故事（优） 编号18078（第39页，发表于2022-06-24）

[17]《爱心树》绘本故事（优） 编号18060（第39页，发表于2022-06-24）

[18]故事：狐假虎威（优） 编号18060（第11页，发表于2022-06-24）

[19]远离心脏病讲座宣传知识PPT（22页） 编号18060（第22页，发表于2022-06-24）

[20]远离心脏病讲座宣传知识PPT（22页） 编号18060（第22页，发表于2022-06-24）