БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факултет прикладной математики и информатики

Реферат на тему:

«Современные графические процессоры (Graphics Processing Units) (реальные процессоры, их параметры, производители, назначение, примеры задач)»

по дисциплине «Системы параллельного действия»

Выполнил:

Павлив Дмитрий Александрович

магистрант кафедры теории вероятностей и математической статистики

Минск, 2014

Оглавление

Оглавление 2

Введение 3

Глава 1 Устройство графических процессоров 4

1.1 Принцип работают графического процессора 4

1.2 Устройство графического конвейера 5

1.2.1 Преобразование вершин 6

1.2.2 Построение примитивов и растеризация 7

1.2.3 Текстурирование и окрашивание 8

1.3 Совершенствование графических конвейеров 9

Глава 2 gpgpu – «gpu общего назначения» 12

2.1 Общий обзор 12

2.2 Разница между CPU и GPU в параллельных расчётах 13

2.3 Первые попытки применения расчётов на GPU 15

2.4 Возможности NVIDIA CUDA 16

2.5 Преимущества и ограничения CUDA 18

Глава 3 Примеры внедрения nvidia cuda 21

3.1 Мини-суперкомпьютер для томографии 21

3.2 Distributed Password Recovery — высокоскоростное восстановление паролей 23

3.3 NVIDIA PhysX — физические расчёты в играх и DCC приложениях 24

3.4 Ускоренная версия пакета утилит текстурного сжатия NVIDIA Texture Tools 2 25

Заключение 27

Библиографический список 28

Введение

Графическая производительность в компьютерных системах растет с каждым месяцем. Можно констатировать тот факт, что сфера графики, является одной из наиболее быстроразвивающихся сфер в IT-индустрии. Она используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности и восприятия, передачи информации. Применяется в медицине, рекламном бизнесе, индустрии развлечений и т. д. Таким образом, без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, материальный мир. Всю эту динамику в развитии компьютерной графики создают производители видеокарт и разработчики графических чипов для них. Новые игры, и программное обеспечение для работы с графикой, постоянно требуют все новые и новые рекорды производительности от графических процессоров, задавая темп их производителям.

Данная работа посвящена графическим процессорам, их устройству, принципу функционирования, вплоть до построения трехмерного изображения, основным характеристикам, а также их производителям.

Также в данной работе будут рассмотрены новые сферы применения графических процессоров, а именно, графические процессоры общего назначения, используемые не только для графических, но и для неграфических данных.

Глава 1 Устройство графических процессоров

1.1 Принцип работают графического процессора

На заре развития персональных компьютеров видеокарты выполняли функцию кадрового буфера. То есть изображение формировалось центральным процессором компьютера и программным обеспечением, а карта отвечала лишь за его хранение (в буфере памяти) и вывод с определенной частотой отдельных кадров на монитор. По мере возрастания требований к качеству и реалистичности формируемого изображения, а также к скорости рендеринга отдельных кадров, пришло понимание того факта, что центральный процессор ПК, то есть процессор общего назначения, не в состоянии эффективно решать специфические задачи формирования трехмерного изображения и для этих целей требуется специализированный графический процессор (GPU), который бы занимался исключительно расчетом трехмерного изображения. Собственно, современные графические процессоры по сложности не уступают центральным процессорам (процессорам общего назначения), и разница заключается лишь в их специализации, благодаря чему они могут более эффективно справляться с задачей формирования изображения, выводимого на экран монитора.

Как и центральные, графические процессоры характеризуются такими параметрами, как микроархитектура, тактовая частота работы графического ядра и технологический процесс производства. Для графических процессоров есть и специфические характеристики, которые обычно приводятся в технической документации. К примеру, к важнейшим характеристикам графического процессора относится число вершинных (Vertex Pipelines) и пиксельных (Pixel Pipelines) конвейеров.

В общих чертах, для построения трехмерного изображения необходимо выполнить целый ряд операций: принять решение, какие объекты должны присутствовать в сцене (видимые и невидимые объекты), определить местоположение вершин, которые задают каждый из этих объектов, построить по этим вершинам грани, заполнить получившиеся полигоны текстурами в соответствии с освещением, степенью детализации и учетом перспективных искажений и т.д. Чем тщательнее делаются все эти расчеты, тем реалистичнее получается трехмерное изображение. Повысить производительность этих рутинных операций можно за счет разбивки их по стадиям (конвейеризации) и распараллеливания. Именно эти вопросы и решают графические процессоры. [1]