再構築型プロセッサと組み込みソフトウエア
担当教員
授業の到達目標及びテーマ
GPU(Computer Graphics Processor Unit)関して、現在のアーキテクチャの背景、機能、性能あるいは問題点を検証・理解し、近未来のCGアプリケーションに対応可能な次世代のGPUアーキテクチャを構想する。
授業の概要と方法
GPUは映像表現のリアリティーと高速描画を目的として1970年後半より開発が行われ、今日のCG映像表現のマーケットを確立している。表現力は人間の感性に依存するという到達点がない課題との戦いであり、今日もその挑戦は続いている。Cell構造や超並列処理が主流ではあるが、この構造によって人間の感性に答えようとするとポリゴン爆発が生じる。これを解決する手段としてソフトウエアとハードウエアとの協調によるGPUデザインが考えられる。授業ではこの2つの手段のバランスの上に、そのためのアルゴリズム、アルゴリズムのアーキテクチャ化、その結果としての機能、性能、コスト等について検証してゆく。
授業計画
| 回 | テーマ | 内容 |
|---|---|---|
| 1 | コンピュータ並列処理アーキテクチャ | コンピュータ構造の概要と応用特化型プロセッサとの構造比較 |
| 2 | 近未来CGアプリケーション予測 | 近未来における3D立体やARなどの映像技術概説 |
| 3 | 現在のGPUのアーキテクチャ分析と性能限界I(Medium Grained Architecture) | PS3, X-BOXの構造分析と性能限界について評価する |
| 4 | 現在のGPUのアーキテクチャ分析と性能限界II(Fine Grained Architecture) | Homogeneous並列プロセッサの問題点とポリゴン爆発について取り上げる |
| 5 | CG処理例とアルゴリズムI(視野変換等の基本処理) | CG処理における計算粒子とプロセッサ最適化配置法 |
| 6 | CG処理例とアルゴリズムII(ポリゴン細分化等の処理) | CGアルゴリズム(ポリゴンプリミティブ)のプロセッシングエレメント(セル)内への実装例 |
| 7 | CG処理例とアルゴリズムIII(Fuzzy,流体等の処理) | 特殊処理(ファジー物体、複雑系反射モデルなど)のハードウエア化と組み込みソフトとの関係 |
| 8 | PE(Cell)構造とデザイン | プロセッシングエレメントの構造と組み込みソフトの構成法 |
| 9 | I/O構造とデザイン | ラウンドロビンなど並列PE構造におけるインターフェイス |
| 10 | Graphics Engine全体構造とデザイン | CG中間処理における最適化機能配分とポリゴン例に見る性能評価 |
| 11 | Engine組込ソフトウエア | プロセッシングエレメントの組み込みソフトウエア実装環境と命令セット例 |
| 12 | Renderer構造とデザイン(ポリゴン内挿補間とテキスチャ―Mapping) | レンダラーの構造とパイプライン処理および各種機能の最適処理配分について |
| 13 | Renderer構造とデザイン(Shader) | プログラマブルシェーダーの構造とプログラム法 |
| 14 | 複雑系モデルのアルゴリズムのハードウエア化とReconfigurable構造 | BSSRDF,多層薄膜反射など複雑系反射モデルの実装法と性能予測 |
| 15 | HW/SW協調モデルアーキテクチャ | ハードウエアとソフトウエアの協調プロセッサ構造と近未来のGPUについて |
授業外に行うべき学習活動
ネット検索による予習により一般的な知識をあらかじめ得ておくことが必要
テキスト
担当教員Website
http://cis.k.hosei.ac.jp/~ikedo/CGsystem/GPU.html
参考書
特に指定しない
成績評価基準
レポート
情報機器使用
授業時間中、各自PCで情報を取得する