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Graphics Processing Units (GPUs)
Microprocesadores Para Comunicaciones
Omar Espino Santana - Microprocesadores Para Comunicaciones - ULPGC
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Índice• Introducción• Historia• Pipeline Gráfico
▫Vertex Shading▫Geometry Shading▫Rasterization▫Pixel Shading
• Arquitectura• Programación de la GPU• GPGPU• Nvidia• AMD• BenchmarksOmar Espino Santana - Microprocesadores Para Comunicaciones - ULPGC
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Introducción•Cómputo intensivo•Descarga de la CPU•Videojuegos y CAD•Nvidia y AMD (49.6% 50.3%)
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Historia•Transferencia de memoria•Primitivas 2D hardware•Aparecen APIs (OpenGL y DirectX)•Añaden programabilidad•Unifican Shaders•Tessellation•Demanda GPGPU
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Pipeline Gráfico
Vertex Shading
Geometry Shading Rasterization Pixel/Fragment
Shading
Renderizado: Conjunto de acciones necesarios para generar una imagen a partir de un modelo.
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Vertex Shading•Proceso sobre cada vértice
▫Cálculo de luz▫Cálculo de posición (Movimiento)
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Pos.z = sin( Pos.x+angle);Pos.z += sin( Pos.y/2+angle);Pos.z *= Pos.x *0.09f;
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Geometry Shading•Tessellation o Teselado•Genera nuevos vértices•Crea relieves para mejorar el realismo
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Rasterization•Genera una imagen 2D (mapa de pixels)
▫Clipping: Recorta aquellos vértices que quedan fuera de la ventana de visualización.
▫Conversión de escaneo: En el momento proyectar sobre el plano, habrá pixels que queden encima de otros. Haciendo uso de un Z-buffer, decide cual eliminar.
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Pixel Shading•Trabaja sobre cada pixel por separado•Da color a cada píxel gracias a
información de:▫Textura▫Luminosidad
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Arquitectura•Segmentación: Diferentes etapas en el
pipeline.
•Paralelismo: Procesado SIMD (Single Instruction Multiple Data).
•Operaciones en coma flotante: Proyecciones y transformaciones. Trigonometría.
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Arquitectura•Ejecución secuencial a circular
▫Unified Shaders
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ArquitecturaGTX 6800GTX 8800
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Programación de la GPUDirectX (Direct3D) OpenGL
• API de Microsoft• Estable• Restringido• Uso en Xbox y Xbox360• HLSL (Cg de Nvidia)
• API estándar y multiplataforma
• Ámbitos profesionales (CAD)• Política de extensiones• Más sencillo que Direct3D• GLSL
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GPGPU•General Purpose Compute on GPU
▫Uso para aplicaciones científicas y de simulación que requieran mucho cómputo
Ensamblador HLSL, GLSL y Cg
▫BrookGPU▫CUDA (Nvidia) y ATI Stream (AMD)
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Nvidia
• DirectX 11• NVIDIA Physx• NVIDIA 3D Vision
Ready• NVIDIA Surround• NVIDIA SLI• NVDIA CUDA
GeForce GTX 580 GeForce GTX 570
• Antialiasing 32x• NVIDIA PureVideo
HD• PCI Express 2.0• DVI Dual Link• HDMI 1.4a
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AMD
•AMD Eyespeed•PCI Express 2.1•DVI Dual Link•HDMI 1.4a
• Eye Definition• AMD HD3D• AMD Eyefinity• AMD CrossFireX
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BenchmarksGPU GTX 580 GTX 570 HD 6870 HD 6850 Intel Core i7 920
GFLOPS 1581 1405 2016 1488 70
GTX 580
GTX 570
RADEON HD 6870
RADEON HD 6850
29605
26175
18372
15174
13334
11372
7794
6186
ExtremePerformance
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Benchmarks
GTX 580
GTX 570
RADEON HD 6870
RADEON HD 6850
124.9
112.8
94.7
83
151.3
137.8
104.6
90.7
146.9
134.5
107.8
94.3
152.1
150.4
119.7
104.1
151.2
150.3
123
108.9
152.1
152.4
135.9
119.9
1440x9001440x900 (8xAA)1680x10501680x1050 (8xAA)1920x12001920x1200 (8x AA)
Resident Evil 5
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BenchmarksAliens vs. Predator
GTX 580
GTX 570
RADEON HD 6870
RADEON HD 6850
108.9
94.1
74.4
61.6
86.9
74.9
58.8
48.5
70.6
60.8
47.4
38.9
63.3
55.8
43.6
35.4
52.7
44.3
33.2
28.2
43
35.9
27.1
23.1
1920x1200 (4x AA y 16x AF)1680x1050 (4xAA y 16x AF)1440x900 (4xAA y 16x AF)1920x12001680x10501440x900
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