问并行射线追踪器:非常低的加速比

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我使用(py)CUDA编写了一个射线追踪器，并且获得了非常低的加速比；例如，在1000x1000图像中，GPU并行化代码仅比在CPU中执行的顺序代码快4倍。

对于每一条射线，我必须解决5个方程(射线追踪器使用本论文描述的过程生成黑洞图像)，所以我的设置如下:每条射线在一个单独的块中计算，其中5个线程使用共享内存计算方程。也就是说，如果我想生成一个宽度为W像素和高度为H像素的图像，设置如下：

• 网格：W块x H块。
• 块：5线程。

最昂贵的计算是方程的分辨率，我用自定义Runge 4-5算法求解。

代码很长，很难在这么短的问题中解释，但是您可以在Github中看到它。CUDA内核是这里，Runge求解器是这里。使用完全相同的求解器的顺序版本的CPU版本可以找到在同一个回购中。

要求解的方程需要几个计算，我担心sin、cos和sqrt等一些函数的CPU优化会导致较低的加速速度(?)

我的机器规格是：

• GPU: GeForce GTX 780
• 英特尔核心i7 CPU 930 @ 2.80GHz

我的问题是：

1. 在GPU并行化的射线追踪器中，根据顺序代码得到3倍或4倍的加速比是正常的吗？
2. 您认为在CUDA设置或代码中有什么问题可能导致这种行为吗？
3. 我错过了什么重要的事情吗？

我明白这个问题可能过于具体，但如果你需要更多的信息，只要说出来，我会很乐意提供它。