Detail předmětu

Grafické a multimediální procesory

FIT-GMUAk. rok: 2019/2020

Úvod, základní koncepce. Architektura grafického systému.  CUDA. OpenCL. OpenGL. Optimalizace výpočtu. Práce s pamětí. Unifikovaná paměť. Pipeline a paralelizace. Grafické systémy SGI, GF7800 a další. MM systémy MMX, SSE, AVX. MM a mobilní systémy, hrací konzoly. GPU pro mobilní zařízení. Výpočty se sníženou přesností, energeticky úsporné výpočty. Mapování a komprese textur. Pixelové interpolace.

Garant předmětu

doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Výsledky učení předmětu

Studenti se seznámí s architekturou grafických systémů, obvodovou podporou a programovou implementací grafických a multimediálních operací a s programováním těchto operací v jazyku OpenCL, OpenGL a prostředím CUDA.

Doporučená nebo povinná literatura

Přednáškové materiály v elektronické formě.
Aamodt Tor M., Fung Wilson Wai Lun, Rogers Timothy G.: General-Purpose Graphics Processor Architectures, Morgan&Claypool Publishers, 2018
NVIDIA Tesla V100 GPU Architecture, August 2017 NVIDIA Corporation
NVIDIA Turing GPU Architecture, 2018 NVIDIA Corporation
ARM Mali GPU: OpenGL ES Application Guide, 2013 ARM, ARM DUI 0555C, ID102813

Způsob a kritéria hodnocení

Absolvování cvičení a vypracování projektů.
Podmínky zápočtu:

  • Min. 8 bodů z projektu.
  • Min. 10 bodů z cvičení a projektu. 

Jazyk výuky

čeština

Cíl

Seznámit studenty s vývojem architektury grafických a multimediálních systémů, s obvodovou podporou a softwarovou implementací grafických a multimediálních operací na moderních grafických systémech. Zpracování a komprese obrázků s využitím jazyků OpenCL a OpenGL, optimalizace zpracování obrazové informace. Nové prostředí CUDA k programování GPGPU. Výpočty se sníženou přesností. MM systémy, mobilní systémy, energeticky úsporné systémy.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Absolvování cvičení a vypracování projektů. Nahrazování podle dohody s vyučujícím.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MBS , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MBI , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MIS , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MIN , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MMM , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MGM , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
    obor MPV , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
    obor MSK , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NBIO , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NISD , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NISY , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NIDE , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NCPS , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NSEC , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NMAT , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NGRI , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NNET , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NVIZ , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NSEN , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NMAL , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NHPC , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NVER , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NEMB , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NADE , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace NSPE , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc.

Osnova

Číslování kapitol
ve studijních podkladech je v některých případech odlišné.

  • Úvod - V.D., Architektury GMP, API -
    T. Milet
  • Úvod k moderním GPU
    architekturám, knihovna OpenCL - M. Kula
  • Paměťový model, Profilování - M.K.
  • Mapování algoritmů na GPU,
    Optimalizace - M.K.
  • OpenGL, CUDA, Vulcan - T. Milet
  • Open GL, OpenCL, spolupráce, shadery
    - T.M.
  • Grafický pipeline - V.D.
  • Grafické multiprocesory - GeForce
    7800, 8800 - V.D.
  • GPGPU - Tesla T8 až Titan  GTX 1080, Echelon, Fermi, Tesla, AMD GCN -
    V.D.
  • Pascal P100, Turing, GMU 06 - Silicon
    Graphics - V.D.
  • GMU 10 - Energeticky úsporné GPU,
    Úsporný mobil 363 W. GMU 11 - Multimediální procesory MMP - VLIW, MMX, SoC -
    V.D.
  • GMU 12 - Herní počítače PS4, Xbox
    360, One. AMD APU. GMU 13 - GPU pro mobily - ARM, Mali. GMU 17 - Mapy textur a
    komprese textur. - V.D.
  • Paměťové přenosy, Pokročilé techniky
    optimalizace, Specifické vlastnosti architektur - M. Kula

Cvičení na počítači

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc.

Osnova

  1. Úvod do OpenCL
  2. Paměťový model OpenCL
  3. Kooperace mezi vlákny v OpenCL
  4. OpenGL a jeho využití pro paralelizaci

Projekt

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc.

Osnova

Individuální zadání projektů, 28 bodů.