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研究生:魏湘芸
研究生(外文):Hsiang Yun Wei
論文名稱:混合OpenMP及MPI的蒙地卡羅正子造影模擬
論文名稱(外文):Hybrid OpenMP/MPI Monte Carlo Simulations in PET
指導教授:鄭為民鄭為民引用關係
指導教授(外文):Wei Min Jeng
學位類別:碩士
校院名稱:東吳大學
系所名稱:資訊科學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:33
中文關鍵詞:正子電腦斷層造影蒙地卡羅模擬平行處理
外文關鍵詞:Positron Emission TomographyMonte Carlo simulationParallelization
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正子電腦斷層造影(Positron Emission Tomography, PET)是一項在醫學及研究方面上都非常實用的科技,它透過將高能量、短半衰期的正子製劑標記於葡萄糖分子上,經由靜脈注射至人體,透過偵測儀器偵測到正子與電子互毀所放射出之光子能量數據,加以重建影像或做各種生物學的測量評估。
模擬三維正子電腦斷層造影資料的蒙地卡羅模擬是瞭解各種相對儀器之影像重建演算法效能的一個重要的方式,其中,由各種頻率函數中選取隨機亂數樣本值及亂數產生器的製作,在蒙地卡羅模擬中扮演著非常核心的角色。
由於正子在人體中及光子在偵測儀器環境中受到不同影響所產生之各種事件是非常大量、隨機而複雜的,我們必須測試數以億萬計的數據以模擬出真實環境下所發生的情況,因此必須產生出非常大量的亂數樣本值;且由於浮點數運算的速度較慢,模擬出一次完整的三維正子電腦斷層造影資料有時必須花上數十分鐘,甚至數小時的時間。
本研究的目的在於利用將蒙地卡羅模擬以結合叢集架構之多處理器電腦做平行處理的方式,來減少大量運算時間的花費,記憶體共享及信息傳遞這兩種程式撰寫方法都是用來加速模擬程序以獲得高處理能力的方式;在此種架構上使用平行策略所得到的效能比以往的加速方式更為優異。
Positron Emission Tomography (PET) is a technology that has useful applications in both the clinical and research settings. It uses a compound that is labeled with radioactivity that allows the imaging and measuring of biological processes. Monte Carlo simulation of three-dimensional PET data is critical in understanding the performances of image reconstruction algorithms for corresponding instrumentations. The random numbers used in sampling values from appropriate frequency functions is central and the generator implementation plays an important part. The aim of this research is to reduce the computing time by parallelizing the simulation on a cluster of symmetric multiple processors. Both shared-memory and message passing programming paradigms are employed to obtain the high throughput to expedite the simulation process. Parallelization strategy utilized in the constructs demonstrated its superb performance over prior work.
目錄 1
圖目錄 2
摘要 3
ABSTRACTION 4
1 導論 5
2 文獻探討 7
2.1 PET(POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY) 7
2.2 蒙地卡羅方法(MONTE CARLO METHOD) 10
2.3 EIDOLON 13
2.4 SOBOL RANDOM NUMBER GENERATOR 14
2.5 MPI(MESSAGE PASSING INTERFACE) 17
2.6 OPENMP 18
3 研究方法 20
4 實驗分析 25
5 結論 30
參考文獻 32
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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