FI:PV197 GPU Programming - Informace o předmětu

PV197 GPU Programming

Rozsah

1/1. 2 kr. (plus ukončení). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.

Vyučující

doc. RNDr. Jiří Filipovič, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Jiří Barnat, Ph.D. (pomocník)
doc. RNDr. Petr Holub, Ph.D. (pomocník)
RNDr. Jiří Matela, Ph.D. (pomocník)

Garance

doc. RNDr. Jiří Filipovič, Ph.D.
Katedra počítačových systémů a komunikací – Fakulta informatiky
Dodavatelské pracoviště: Katedra počítačových systémů a komunikací – Fakulta informatiky

Rozvrh

Čt 14:00–15:50 A217

Předpoklady

C programming basics (PB071), familiarity with CPU architecture and parallelization of algorithms (IB109).

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Analýza a zpracování obrazu (program FI, N-VIZ)
• Aplikovaná informatika (program FI, B-AP)
• Aplikovaná informatika (program FI, N-AP)
• Bezpečnost informačních technologií (angl.) (program FI, N-IN)
• Bezpečnost informačních technologií (program FI, N-IN)
• Bioinformatika a systémová biologie (program FI, N-UIZD)
• Bioinformatika (program FI, B-AP)
• Bioinformatika (program FI, N-AP)
• Computer Games Development (program FI, N-VIZ_A)
• Computer Graphics and Visualisation (program FI, N-VIZ_A)
• Computer Networks and Communications (program FI, N-PSKB_A)
• Cybersecurity Management (program FI, N-RSSS_A)
• Diskrétní algoritmy a modely (program FI, N-TEI)
• Formální analýza počítačových systémů (program FI, N-TEI)
• Grafický design (program FI, N-VIZ)
• Graphic Design (program FI, N-VIZ_A)
• Hardware Systems (program FI, N-PSKB_A)
• Hardwarové systémy (program FI, N-PSKB)
• Image Processing and Analysis (program FI, N-VIZ_A)
• Informační bezpečnost (program FI, N-PSKB)
• Informační systémy (program FI, N-IN)
• Informatika a druhý obor (program FI, B-EB)
• Informatika a druhý obor (program FI, B-FY)
• Informatika a druhý obor (program FI, B-GE)
• Informatika a druhý obor (program FI, B-GK)
• Informatika a druhý obor (program FI, B-CH)
• Informatika a druhý obor (program FI, B-IO)
• Informatika a druhý obor (program FI, B-MA)
• Informatika a druhý obor (program FI, B-TV)
• Informatika (angl.) (program FI, D-IN4)
• Informatika (program FI, D-IN4)
• Informatika ve veřejné správě (program FI, B-AP)
• Information Security (program FI, N-PSKB_A)
• Kvantové a jiné neklasické výpočetní modely (program FI, N-TEI)
• Matematická informatika (program FI, B-IN)
• Nasazení a provoz softwarových systémů (program FI, N-SWE)
• Návrh a vývoj softwarových systémů (program FI, N-SWE)
• Paralelní a distribuované systémy (program FI, B-IN)
• Paralelní a distribuované systémy (program FI, N-IN)
• Počítačová grafika a vizualizace (program FI, N-VIZ)
• Počítačová grafika a zpracování obrazu (program FI, B-IN)
• Počítačová grafika (program FI, N-IN)
• Počítačové sítě a komunikace (program FI, B-IN)
• Počítačové sítě a komunikace (program FI, N-IN)
• Počítačové sítě a komunikace (program FI, N-PSKB)
• Počítačové systémy a technologie (angl.) (program FI, D-IN4)
• Počítačové systémy a technologie (program FI, D-IN4)
• Počítačové systémy a zpracování dat (program FI, B-IN)
• Počítačové systémy (program FI, N-IN)
• Principy programovacích jazyků (program FI, N-TEI)
• Programovatelné technické struktury (angl.) (program FI, N-IN)
• Programovatelné technické struktury (program FI, B-IN)
• Programovatelné technické struktury (program FI, N-IN)
• Řízení kyberbezpečnosti (program FI, N-RSSS)
• Řízení vývoje služeb (program FI, N-RSSS)
• Řízení vývoje softwarových systémů (program FI, N-RSSS)
• Services Development Management (program FI, N-RSSS_A)
• Služby - výzkum, řízení a inovace (angl.) (program FI, N-AP)
• Služby - výzkum, řízení a inovace (program FI, N-AP)
• Sociální informatika (program FI, B-AP)
• Software Systems Development Management (program FI, N-RSSS_A)
• Software Systems (program FI, N-PSKB_A)
• Softwarové systémy (program FI, N-PSKB)
• Strojové učení a umělá inteligence (program FI, N-UIZD)
• Teoretická informatika (program FI, N-IN)
• Učitel informatiky a správce sítě (program FI, N-UCI)
• Učitelství informatiky pro střední školy (program FI, N-UCI) (2)
• Učitelství výpočetní techniky pro střední školy (program FI, N-SS) (2)
• Umělá inteligence a zpracování přirozeného jazyka (program FI, B-IN)
• Umělá inteligence a zpracování přirozeného jazyka (program FI, N-IN)
• Vývoj počítačových her (program FI, N-VIZ)
• Zpracování a analýza rozsáhlých dat (program FI, N-UIZD)
• Zpracování obrazu (program FI, N-AP)
• Zpracování přirozeného jazyka (program FI, N-UIZD)

Cíle předmětu

The goal of this course is to explain how to use GP GPU for general computation.

Výstupy z učení

After the end of the course students should: describe the architecture, programming model and optimization for GPUs; explain GPU implementation of several broadly used algorithms; create GPUs implementation of given computational tasks; judge the suitability of given computational problem for GPU acceleration.

Osnova

• Introduction: motivation for GPU programming, GPU architecture, overview of parallelism model, basics of CUDA, first demonstration code
• GPU hardware and parallelism: detailed hardware description, synchronization, calculation on GPU -- rate of instruction processing, arithmetic precision, example of different approaches to matrix multiplication -- naive versus block-based
• Performance of GPUs: memory access optimization, instructions performance, an example of matrix transposition
• CUDA, tools and libraries: detailed description of CUDA API, compilation using nvcc, debugging, profiling, basic libraries, project assignment
• Optimization: general rules for algorithm design for GPU, revision of matrix multiplication, parallel reduction
• Parallelism in general: problem decomposition, dependence analysis, design analysis, parallel patterns
• Metrics of efficiency for GPU: parallel GPU and CPU usage, metrics for performance prediction of GPU code, demonstration using graphics algorithms, principles of performance measurement
• OpenCL: introduction to OpenCL, differences comparing to CUDA, exploiting OpenCL for hardware not accessible from CUDA
• Case studies 1: Calculation of force field of molecule, automatic optimization of memory-bound functions
• Case studies 2: Acceleration of image and video compression
• Case studies 3: LTL model checking acceleration
• Discussion of a project, presentation of best-achieved results, presentation of 3 best solutions by authors, final discussion

Literatura

• MATTSON, Timothy G, Beverly A. SANDERS a Berna MASSINGILL. Patterns for Parallel Programming. Boston: Addison-Wesley, 2005, xiii, 355. ISBN 0321228111. info
• The data parallel programming model : foundations, HPF realization, and scientific applications. Edited by Guy-René Perrin - Alain Darte. Berlin: Springer, 1996, xv, 284. ISBN 3540617361. info
• GPU gems 3. Edited by Hubert Nguyen. Upper Saddle River, NJ: Addison-Wesley, 2007, l, 942. ISBN 9780321515261. info

Výukové metody

Lectures, reading of recommended literature, solving and programming assignments.

Metody hodnocení

Scores for assignment solutions: 50% for the project, up to 30% bonus for the performance of the solution. Oral exam after all the lectures: 50%. In order to pass successfully, the score for the oral exam must be at least half of maximum.

Vyučovací jazyk

Angličtina

Informace učitele

V odůvodněném případě (dostatečné vstupní znalosti, potřeba absolvování předmětu pro realizaci závěrečné práce atp.) lze zapsat předmět i bez splnění předpokladu IB109 (je třeba požádat v IS o výjimku).

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (podzim 2022, nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/fi/podzim2022/PV197