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GP-GPU 阅读笔记 (1)

Posted on 2008-02-07 16:31 ZelluX 阅读(630) 评论(1)  编辑  收藏 所属分类: Laboratory
实验室的寒假任务 =_=
No.1
A Survey of General-Purpose Computation on Graphics Hardware
on EUROGRAPHICS 2005

1. Why GP-GPU?
1.1 Powerful and Inexpensive
高内存带宽:Nvidia GeForce 6800 Ultra - 35.2GB/sec
强大的计算能力:ATI X800 XT - 63GFLOPS, Intel Pentium4 SSE unit(3.7GHz) - 14.8GFLOPS
尖端处理科技的应用:最新公布(指该survey发布的时间)的GPU包含三亿个晶体管,由0.011微米技术制作
快速发展:GeForce 6800的throughput为5900的两倍。通常GPU的计算能力平均每年增长速度为1.7x(pixels/second)和2.3x(vertices/second),而根据摩尔定律,CPU的对应数值大概为每年1.4x。粗略的说,GPU性能每六个月增长一倍。

1.2 Flexible and Programmable

1.3 Limitations and Difficulties
GPU的强大计算性能是建立在它高度针对的架构上的,因此很多应用都不适合放到GPU上做。比如文字处理,主要包括内存通信,而且很难并行化。
如今的GPU也缺少一些基本的计算功能,比如整数运算。而且很多只支持32位浮点数(貌似最近的R670指令集可以处理double类型了),这样导致很多科学计算都没法在GPU上做。
另外即使对于适合GPU这些特性的问题,真正使用GPU做时也有不少问题。GPU的编程模型很不一样,高效的GPU编程不仅仅是说多学一门高级语言。如今要借助GPU的计算能力,需要编程人员同时掌握相应的科学计算知识和计算机图形学知识。尽管如此,GPU对性能提升的帮助还是很诱人的。

1.4 GPGPU Today
http://gpgpu.org
一些GPGPU的应用包括
Dense and sparse matrix multiplication  计算领域
Multigrid and conjugate-gradient solves for systems partial differential equations   计算领域
Ray tracing   图像处理
Photon mapping   图像处理
Fluid mechanics solvers   物理模拟
Datamining operations   数据库/数据挖掘

2. Overview of Programmable Graphics Hardware
2.1 Overview of the Graphics Pipeline
当今的GPU都采用了称为graphics pipeline的架构。pipeline被分成不同的stage,硬件上每个stage都被放到task-parallel machine organization上实现。

2.2 Programmable Hardware
显卡商们把固定功能的pipeline转化成了一个更灵活的可编程的pipeliine。主要在geometry stage和fragment stage。原来的固定的操作被用户定义的vertex program和fragment program代替
通常来说,这些可编程阶段读入一组含有限数量的 有4个32位浮点的向量 数组并输出一组含有限数量的4*32浮点向量的数组。每个可编程阶段都可以访问常数寄存器,也可以读写对应的寄存器。

2.3 Introduction to the GPU Programming Model
典型的GPGPU程序都使用了fragment processor作为计算引擎。通常的结构为:
a. 程序员确定该应用的并行部分。应用程序被分成几个独立的可并行段,每段都被看成是一个kernel,被当成fragment program实现。每个kernel的输入输出都是一个或多个数据数组,以texture形式保存在GPU内存中。用流相关的术语表述的话,这些在texture中的数据组成了stream,每个stream上的元素都要被kernel分别处理。
b. 调用kernel前要先确定计算范围,程序员可以传递点的数据给GPU。注意GPU在处理一维数组时性能有所局限。
c. rasterizer为每个像素生成一个fragment。
d. 每个fragment被同一个活动的kernel程序处理。fragment程序可以读入任意的全局内存,但只能写到rasterizer决定的frame buffer中。这块还没怎么搞懂
e. 每个fragment的输出是一个值或者向量值,可以作为作中的程序结果,也可以保存为一个texture,用于后面的计算,复杂的应用通常需要多个pipeline之间的传递(multipass)

评论

# re: GP-GPU 阅读笔记 (1)  回复  更多评论   

2008-02-07 23:52 by sherry
估计你能想象我看这个文章的表情,只看了看篇幅而已,不懂

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