�ݺ�ߣ

Новые тенденции
использования GPGPU

Арсаев Марат
Video Group
CS MSU Graphics & Media Lab

19.05.2010

Only for
Maxus 

Содержание

 Текущее положение GPGPU
 Сравнение GPU API
 Средства разработки
 Обработка видео на GPU
 Будущее GPGPU

CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) www.compression.ru/video
2

Only for
Maxus 

Текущее положение GPGPU

GPGPU – техника программирования на
графическом процессоре задач общего
назначения
3
TFlops

2,5
2
1,5 ATI
1 NVIDIA
0,5
0
2006 2007 2008 2009

3

Only for
Maxus 

Особенности современных GPU

 Наличие множества архитектур
 Наличие множества API для
программирования
 Сложно сразу перейти на
программирование на GPU

4

Only for
Maxus 

Развитие GPGPU

Производители продвигают GPU в массы:
 Разработка C-подобных языков

 Разработка библиотек на GPU

 Создание отладчиковпрофилировщиков

 Создание специализированных сред

5

Only for
Maxus 


 OpenGL
 CUDA
 OpenCL

6

Only for
Maxus 

OpenGL

 Язык – OpenGL Shading Language
 Некоторая запутанность использования
 Можно использовать графические
возможности GPU
 Поддерживается устаревшими моделями
 Достаточен для небольших проектов

7

Only for
Maxus 

CUDA

 Язык – расширение над С
 Более гибкая работа с памятью:
 Shared memory
 Произвольный доступ к памяти
 Привязка к NVIDIA
 При хорошем понимании архитектуры
можно получить значительный прирост
производительности

8

Only for
Maxus 

OpenCL

 Расширение языка С, похож на CUDA
 Код может выполнятся на любом OpenCL-
поддерживающем устройстве – главное
преимущество и недостаток OpenCL
 Сложности с расширениями

9

Only for
Maxus 

OpenCL

 У NVIDIA – обертка на CUDA
 У АМD – разработана с нуля (Stream SDK)
 Приближение производительности к CUDA
 Скорая возможность полной унификации AMD
и NVIDIA

10

Only for
Maxus 


 Профилировщики и отладчики
 IDE
 Библиотеки

11

Only for
Maxus  AMD GPU Performance
Studio

Server
 Система клиент-сервер
 Мощное средство оценки
производительности Client
программы на DirectX 10 и
DirectX 10.1
Frame
 Только для карт ATI Analyzer
начиная с серии HD2000
Frame Debugger
Shader Debugger

12

Only for
Maxus  AMD GPU Performance
Studio

 Быстрая или углубленная
оценка производительности
приложения
 Возможность отладки HLSL
и ассемблера

13

Only for
Maxus 
Intel Graphics Performance
Analyzer

 Отладчик и профилировщик DirectX 9 и
DirectX 10 приложений для графических
чипов Intel
 Важен для разработки под мобильные
решения Intel
 Структура схожа с AMD GPU Performance
Studio

14

Only for
Maxus 
Intel Graphics Performance
Analyzer

 Два варианта работы – онлайн мониторинг
и покадровый анализ
 Удобный режим
внесение
изменений –
просмотр
результата

15

Only for
Maxus 

gDEBugger

 Отладчик для OpenGL (GLSL до 1.4)
 Ныне хорошо поддерживается и развивается

16

Only for
Maxus 

Cudaprof
 Профилировщик ядер CUDA
 Отображает основные и самые нужные
показатели

17

Only for
Maxus 

NVIDIA Nexus
Интегрированный в Visual Studio
профилировщик и отладчик

18

Only for
Maxus 

GPU библиотеки
На данный существует множество
вспомогательных библиотек:
 Постоянно улучшающиеся NVPP (IPP), CUBLAS,
CULAtools
 ACML-GPU (для 64битных систем)
 Сторонние библиотеки

19

Only for
Maxus 



20

Only for
Maxus 

Обработка видео на GPU

Сравним производительность похожего кода
на CUDA, OpenCL, OpenGL
 Взят box filter из CUDA SDK и OpenCL SDK,
измененные под обработку видео
 Написана программа на OpenGL,
реализующая несепарабельный box filter

21

Only for
Maxus 

Обработка видео на GPU
Платформа: NVIDIA 9400М, Intel Atom 1.66
GHz

CUDA OpenCL OpenGL

320x240 104fps 89fps 90fps

640x480 63fps 43fps 62fps

22

Only for
Maxus 


 Будущее GPGPU:
 NVIDIA Fermi
 Intel Larrabee

23

Only for
Maxus 

NVIDIA Fermi
Во многом новая архитектура:
 Программируемый кеш

 Увеличенная разделяемая память

 Параллельное вычисление ядер в одном SM:

24

Only for
Maxus 

NVIDIA Fermi

Встроенная поддержка:
 CUDA 2.2
 C++
 OpenCL 1.0
 DirectX 11 и DirectCompute
 OpenGL 3.2
 и др.

25

Only for
Maxus 

NVIDIA Fermi

По многим характеристикам превосходит
Radeon Cypress XT (5870)
GT200 Cypress XT Fermi
Кол-во транзисторов 1.4 млрд 2.154 млрд 3 млрд

Потоковых 240 1600 512
процессоров
Шина памяти 512 бит 256 бит 384 бит
Кеш L1 16 КБ 8 КБ 48 КБ
Кеш L2 - 512 КБ 768 КБ
Разделяемой памяти 16 КБ 64 КБ до 48 КБ
Вычислений с плавающей 240 MAD 1600 MAD 512 FMA
точкой за такт

Вычислений двойной 30 FMA 640 FMA 256 FMA
точности за такт
26

Only for
Maxus 

NVIDIA Fermi

Показ на GPU Technology Conference в конце
сентября вызвал множество споров

27

Only for
Maxus 

NVIDIA Fermi

 У NVIDIA есть достойный ответ Intel и ATI
 Более гибкая, быстрая и надежная
архитектура
 Удобное программирование вместе с
NVIDIA Nexus
 Дата выхода – март 2010

28

Only for
Maxus 

Intel Larrabee

 Larrabee – GPU на ядрах х86
 Встроенная поддержка C/C++
 Код выполняется на CPU и GPU
одновременно
 Шанс Intel выйти на рынок дискретных
видеокарт

29

Only for
Maxus 

Intel Larrabee

 Первый показ
осенью 2009
 Все
находится в
разработке

30

Only for
Maxus 

Intel Larrabee

 Отсутствие окончательных программных и
аппаратных спецификаций
 Отсутствие конкретных дат выхода
 Большая заинтересованность со стороны
сообщества
 Разработка Larrabee Prototype Library
 Будем ждать выхода…

31

Only for
Maxus 

Выводы

 Производители стараются максимально
продвигать и поддерживать GPGPU
 Все большее количество задач может быть
выполнено на современных GPU
 Проблемы обработки изображений и видео
очень хорошо ложатся на GPU

32

Only for
Maxus 

Список литературы
1. http://www.fudzilla.com/content/view/15954/1/ NVIDIA Fermi Launch
2. http://www.semiaccurate.com/2009/10/01/nvidia-fakes-fermi-boards-gtc/ NVIDIA Fermi Fake at GTC
3. http://www.bit-tech.net/hardware/graphics/2009/09/30/ati-radeon-hd-5870-architecture-analysis/8
HD 5870 Architecture
4. http://www.nvidia.com/object/fermi_architecture.html NVIDIA Fermi Architecture
5. http://www.nvidia.com/nexus NVIDIA Nexus
6. http://developer.amd.com/gpu/acmlgpu/pages/default.aspx AMD ACML Library
7. http://www.intel.com/cd/corporate/pressroom/emea/rus/archive/2009/419637.htm Larrabee press
release
8. http://en.wikipedia.org/wiki/Larrabee_(GPU) Intel Larrabee GPU
9. http://www.ixbt.com/news/all/index.shtml?12/46/03 Fermi architecture details
10. http://developer.nvidia.com/object/get-opencl.html NVIDIA OpenCL

33

Only for
Maxus  Лаборатория компьютерной
графики и мультимедиа

Видеогруппа это:
 Выпускники в аспирантурах Англии,

Франции, Швейцарии (в России в МГУ и
ИПМ им. Келдыша)
 Выпускниками защищено 5 диссертаций

 Наиболее популярные в мире сравнения
видеокодеков
 Более 3 миллионов скачанных фильтров
обработки видео
34

�ݺ�ߣ

Обзор новинок в области GPGPU

More Related Content

Обзор новинок в области GPGPU