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Graphics Processing Units (GPUs)

Microprocesadores Para Comunicaciones

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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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