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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

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.

Způsob a kritéria hodnocení

Absolvování cvičení a vypracování projektů.
Podmínky zápočtu:
  • Min. 8 bodů z projektu.
  • Min. 10 bodů z cvičení a projektu. 

Učební cíle

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.

Prerekvizity a korekvizity

Doporučená literatura

Aamodt Tor M., Fung Wilson Wai Lun, Rogers Timothy G.: General-Purpose Graphics Processor Architectures, Morgan&Claypool Publishers, 2018
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
Lecture notes in e-format.
NVIDIA A100 Tensor Core GPU Architecture Ampere, 2020 NVIDIA Corporation
NVIDIA Tesla V100 GPU Architecture, August 2017 NVIDIA Corporation
NVIDIA Turing GPU Architecture, 2018 NVIDIA Corporation

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MGM , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
    obor MBI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MBS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MIN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MIS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MMM , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MPV , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
    obor MSK , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NISY , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NADE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NBIO , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NCPS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NEMB , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NHPC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NGRI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NIDE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISD , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAL , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAT , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NNET , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSPE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVER , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVIZ , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc.
Ing. Michal Kula, Ph.D.
Ing. Tomáš Milet, Ph.D.

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

Ing. Tomáš Milet, Ph.D.
Ing. Michal Kula, Ph.D.

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

Ing. Michal Kula, Ph.D.
Ing. Tomáš Milet, Ph.D.

Osnova

Individuální zadání projektů, 28 bodů.