Presentación y organización del curso Presentación del curso David Miraut Marcos García Ricardo Suárez

Contenidos Profesores Organización del curso Laboratorio Los nombres y siglas todavía nos parece exóticos

Profesores Marcos García Lorenzo David Miraut Andrés Ricardo Suárez Mesa Despacho 0051 Despacho 2011A Ampliación del Rectorado Ampliación del Rectorado marcos.garcia@urjc.es david.miraut@urjc.es

Organización del curso LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES BLOQUE 1 BLOQUE 2 BLOQUE 3 BLOQUE 4 BLOQUE 4 BLOQUE 4 BLOQUE 2 BLOQUE 5 BLOQUE 1: Sistemas paralelos y procesadores gráficos BLOQUE 2: CUDA Arquitectura y programación BLOQUE 3: Estado del proyecto BLOQUE 4: Prácticas de programación en CUDA BLOQUE 5: Sistemas masivamente paralelos Teoría Estado del proyecto Prácticas A programar se aprende programando.

BLOQUE 1: Sistemas paralelos y procesadores gráficos Introducción a arquitecturas masivamente paralelas Procesadores gráficos  - Historia y evolución - Retos en el diseño de soluciones gráficas - Cauce gráfico clásico - Arquitecturas streaming - Shaders - Tipos de procesadores gráficos (GPUs) - Componentes de la tarjeta gráfica - Motivación del uso de estas arquitecturas Paralelismo en sistemas monoprocesador - Segmentación - Unidades SIMD - Latencia del sistema de memoria (muro de memoria) - Necesidad de la jerarquía de memoria - Estrategias básicas para aumentar la localidad en los algoritmos Tecnología de memoria de vídeo - Evolución - Estrategias de mejora de ancho de banda - Coste energético GPGPU Clásica - Uso del cauce clásico para computación genérica - Limitaciones en precisión aritmética - Shader models - Ejemplo de arquitectura streaming - Jerarquía de memoria en modo gráfico Paralelismo en sistemas multiprocesador - Modelos de programación - Memoria compartida - Paso de mensajes - Memoria distribuida - Sistemas SIMD - Sistemas heterogéneos Comunicación CPU-GPU - PCI-Express - Sistemas multitarjeta

BLOQUE 2: CUDA Arquitectura y programación Origen e introducción a la Arquitectura Unificada - Causas que provocan el cambio en arquitectura - Mercado - Selección del hardware en función de los requerimientos de la aplicación - CUDA como arquitectura - CUDA como modelo de programación - Chip G80 a fondo Arquitectura Unificada - Gestión y ejecución de hebras - Influencia del buffer de instrucciones y algoritmos de marcación - Jerarquia de memoria en detalle - Register File    - Constantes    - Texturas    - Memoria compartida    - Resolución de conflictos entre bancos - Coalescencia en el acceso a la memoria - Equilibrado entre procesamiento y comunicación - Compromiso entre número de hilos, cantidad de registros y uso de memoria compartida - Ocupación de la GPU - Cuestiones sobre la precisión de las operaciones - Acumulación de errores en coma flotante - Unidades de coma flotante en modelos de alta gama Programación en CUDA (I) - Modelo SPMD - Organización de la carga computacional - Jerarquía de memoria - Modelo de ejecución - API de CUDA - Compilación, enlazado y depuración Programación en CUDA (II) - Máquina virtual PTX - Dependencia entre instrucciones - Control de flujo en la GPU - Divergencia y predicación - Memoria pinned - Multitarjeta - Estrategias de depuración - Interoperatibilidad con APIs gráficas Librerías de medio nivel - CUBLAS - CUFFT - CUSparse - CURAND - CULATools...

BLOQUE 3: Estado del proyecto Personal URJC Estado del proyecto Visión global Algoritmos implementados Extended MD5 UNRAR Attack Office Attack PDF Attack Estructura de la librería general Trabajo futuro Recursos utilizados

BLOQUE 4: Prácticas de programación en CUDA Instalación del entorno Ejemplos básicos Herramientas y depuración Occupancy calculator CUDAgdb Ejemplos avanzados

BLOQUE 5: Sistemas masivamente paralelos Introducción a OpenCL Ventajas y desventajas de OpenCL Cómo portar kernels de CUDA a OpenCL Perspectiva sobre futuras arquitecturas masivamente paralelas Arquitecturas CPU+GPU Arquitecturas manycore (Knight's Corner) Proyecto Echelon 

¿Por qué tanto énfasis en Arquitectura? Los procesadores gráficos que vamos a tratar en esta asignatura tienen una gran capacidad de cálculo “potencial” Su arquitectura no se parece a nada que se haya visto durante la carrera Para poder aprovechar “a tope” sus capacidades es necesario conocerlos a bajo nivel y programar consecuentemente Veremos muchas más razones cuando entremos en materia…

Página Web del curso Calendario de trabajo Las transparencias La bibliografía Enunciados de Prácticas Enlaces al material necesario para hacerlas Los datos de contacto de los profesores Lecturas complementarias

Laboratorio

Clase interactiva ¿Quiénes sois? ¿Qué os interesa aprender? ¿Cúales son vuestras espectativas sobre el curso?