Detail předmětu

Grafické a multimediální procesory

FIT-GMUAk. rok: 2026/2027

Cílem předmětu je seznámit uchazeče se strukturou a architekturou grafických karet a otevřených vývojových nástrojů pro grafiku a výpočty. Předmět  přibližuje detailní fungování grafických čipů, jak z pohledu vykreslování, tak z pohledu výpočtů. Výklad je zaměřen na industriální standardy Vulkan, SPIR-v, OpenCL, OpenGL a další.

 

Původní anotace:

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

Ing. Tomáš Milet, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

Absolvování cvičení a vypracování projektů.
Absolvování cvičení a vypracování projektů. Nahrazování podle dohody s vyučujícím.

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.
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.

Prerekvizity a korekvizity

Doporučená literatura

Přednáškové materiály v elektronické formě.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NHPC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVER , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NIDE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISY , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NEMB do 2023/24 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSPE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NEMB , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NBIO , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVIZ , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NGRI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NADE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISD , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAT , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NNET , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAL , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NCPS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

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

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.