Detail předmětu

Grafické a multimediální procesory

FIT-GMUAk. rok: 2020/2021

Úvod, základní koncepce. Architektura grafického systému.  CUDA. OpenCL. OpenGL. Optimalizace výpočtu. Práce s pamětí. Unifikovaná paměť. Pipeline a paralelizace. Grafické systémy SGI. Vývoj architektury GPU NVIDIA GF7800 až Ampere. MM systémy MMX, SSE, AVX. GPU pro mobilní systémy. Hrací konzoly. Výpočty se sníženou přesností, energeticky úsporné výpočty. Mapování a komprese textur.

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

Lecture notes in e-format.
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
NVIDIA A100 Tensor Core GPU Architecture Ampere, 2020 NVIDIA Corporation
ARM Mali GPU: OpenGL ES Application Guide, 2013 ARM, ARM DUI 0555C, ID102813
Davies J.: The Bifrost GPU Architecture and the ARM Mali-G71 GPU, Hot Chips 28, Aug 2016

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

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, Ampere. GPU Silicon
    Graphics - V.D.
  • Energeticky úsporné GPU,
    Úsporný mobil 363 mikroW. Multimediální procesory MMP - VLIW, MMX, SoC -
    V.D.
  • Herní počítače PS4, Xbox
    360, One. AMD APU. GPU pro mobily - ARM, Mali. 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

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

Osnova

Individuální zadání projektů, 28 bodů.

eLearning