OpenCL

• Druk: Warszawa, 2014
• Autor: Marek Sawerwain
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Książka jest skierowana do programistów, którzy chcą się zapoznać z technologią OpenCL W publikacji duży nacisk został położony na przedstawienie konkretnych przykładów (wraz z komentarzem opisującym sposób implementacji danego przykładu oraz techniczne aspekty danego problemu). Zaprezentowane zostały także sposoby wykorzystywania OpenCL do realizacji różnych zadań obliczeniowych. Praktyczne przykłady obejmują zagadnienia m.in. z algebry liniowej. W książce znajdują się także przykłady przetwarzania grafiki. Ze względu na charakter OpenCL opisano również sposoby korzystania z możliwości OpenCL oferowanych przez różne dodatkowe biblioteki, a także pakiety ułatwiające współpracę z technologią OpenCL. Uzupełnieniem publikacji są bardziej zaawansowane przykłady rozwiązywania równań różniczkowych czy też przedstawienie metody Black Scholes.
Z książki można nauczyć się, jak: – korzystać z technologii OpenCL; – tworzyć własne jądra obliczeniowe; – przetwarzać grafikę za pomocą wbudowanych możliwości OpenCL.
Dobrze jest znać: – wybrane pojęcia algebry liniowej, m.in. macierze, wektory; – podstawy języków C, C++ oraz Python; – środowisko IDE, np. Visual Studio. Choć nie jest to książka przeznaczona dla początkującego czytelnika i wymaga umiejętności programowania na poziomie średnim, to zawarte w niej informacje z pewnością pozwolą na zapoznanie się z technologią OpenCL i możliwościami obliczeniowymi, jakie ona oferuje.

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Informatyka
• Język wydania: polski
• ISBN: 978-83-01-18045-4
• ISBN druku: 978-83-01-18012-6
• Liczba stron: 344

1. Wprowadzenie 9

1.1. Obliczenia równoległe          10
1.2. Zawartość książki          13

2. Standard OpenCL          17

2.1. Model platformy          17
2.2. Model pamięci          19
2.3. Model wykonawczy          21
2.3.1. Siatka obliczeniowa – NDRange 23
2.3.2. Kontekst obliczeń oraz kolejka poleceń                                                                                                                                                                                  . 25
2.4. Model programowania          26

3. Język programowania dostępny w OpenCL          29

3.1. Typy danych          29
3.1.1. Typy podstawowe (typy skalarne) 30
3.1.2. Typy wektorowe 33
3.1.3. Typy do obsługi obrazów          34
3.1.4. Inne typy oraz nazwy zarezerwowane 36
3.2. Dostępne operatory          38
3.3. Funkcje wbudowane 38
3.4. Dodatkowe kwalifikatory oraz atrybuty 48
3.5. Operacje na typach wektorowych OpenCL          51
3.5.1. Dane typu wektorowego – dostęp do składowych 52
3.5.2. Operacje na typach wektorowych          55
3.5.3. Funkcje obsługujące dane typu wektorowego          58
3.6. Obsługa siatki obliczeniowej 60
3.7. Funkcje synchronizacji i funkcje atomowe          62
3.8. Funkcje do obsługi obrazów          65
3.9. Preprocesor OpenCL C 68
3.10. Ograniczenia OpenCL C 71

4. OpenCL – łatwe przykłady na początek 73

4.1. Informacje o urządzeniu obliczeniowym          73
4.1.1. Wersja dla API w języku C          75
4.1.2. Informacje o urządzeniu obliczeniowym obiektowo i w C++          90
4.2. Witaj Świecie! 97
4.2.1. Przygotowania          98
4.2.2. Uruchomienie jądra obliczeniowego          99
4.3. Dodawanie wektorów 109
4.3.1. Jądro obliczeniowe 110
4.3.2. Wersja dla C++ 114
4.3.3. Inne operacje na wektorach do ćwiczeń          119
4.4. Siatka lokalna oraz globalna          120
4.5. Zlecanie i wykonywanie zadań 124
4.6. Uwagi o kompilacji jądra obliczeniowego 126

5. Przykłady obliczeń w OpenCL 129

5.1. Obsługa printf w OpenCL 129
5.2. Operacja redukcji 133
5.2.1. Operacja redukcji – wersja szeregowa 134
5.2.2. Operacja redukcji – jądro obliczeniowe podejście pierwsze                                                                                  . 135
5.2.3. Operacja redukcji – jądro obliczeniowe podejście drugie 139
5.2.4. Operacja redukcji – jądro obliczeniowe poddane optymalizacji 143
5.3. Wyznaczanie histogramu          145
5.3.1. Wersja szeregowa 145
5.3.2. Wersja dla OpenCL          147
5.4. Równoległe szukanie prawie binarne          150
5.4.1. Wersja równoległa dla OpenCL          152
5.5. Przybliżanie wartości liczby π          154
5.5.1. Wersja szeregowa 154
5.5.2. Wersja OpenCL – podejście bezpośrednie 156
5.5.3. Wersja OpenCL – podejście o wyższej wydajności          162
5.6. Gra w życie 168
5.6.1. Gra w życie – procedura obliczeniowa          169
5.6.2. Gra w życie – obsługa symulacji 172
5.7. Zbiór Mandelbrota          176
5.7.1. Zbiór Julii          177
5.7.2. Tworzenie obrazu zbioru Mandelbrota – wersja szeregowa 177
5.7.3. Tworzenie obrazu zbioru Mandelbrota – wersja OpenCL          180
5.7.4. Tworzenie obrazu zbioru Julii 184
5.7.5. Kolorowanie zbioru fraktalnego          185
5.8. Algorytm sortowania bitonicznego          188
5.8.1. Sieci sortujące 188
5.8.2. Bitoniczna sieć sortująca 190
5.8.3. Szeregowa wersja algorytmu sortowania bitonicznego 192
5.8.4. Równoległa wersja algorytmu sortowania bitonicznego dla OpenCL 195
5.9. Przetwarzanie obrazów 197
5.9.1. Podstawy – wypełnienie obrazu 197
5.9.2. Skalowanie obrazu 202
5.9.3. Rozmywanie obrazu – filtr Gaussa                                                                                                                                                                                                          . 207
5.9.4. Wykrywanie krawędzi w obrazie za pomocą filtru Sobela 212
5.10. Współpraca OpenCL z OpenGL 218
5.10.1. Procedury obliczeniowe OpenCL          218
5.10.2. Czynności wykonywane w programie gospodarza 219

6. OpenCL w innych językach programowania 225

6.1. Język Python          225
6.1.1. Przegląd API pakietu PyOpenCL          227
6.1.2. Znów dodawanie wektorów, ale w Pythonie 232
6.1.3. Skrypt do testowania siatki obliczeniowej          236
6.1.4. Stosowanie typów użytkownika                                                                                                                                                                                                                      . 238
6.1.5. Klasa w Pythonie dla łatwiejszej współpracy z OpenCL 240
6.2. Pakiet APARAPI dla języka Java 242
6.2.1. Dodawanie wektorów          242
6.2.2. Przegląd API pakietu APARAPI 245
6.2.3. Algorytm Blacka-Sholesa          246
6.2.4. Mechanizm rozszerzeń 249
6.3. Inne rozwiązania, VexCL i nie tylko          251

7. Zamiast zakończenia          255

7.1.1. Analiza wydajności symulacji przykładu „Gra w życie”          255

Dodatek A. Kompilacja przykładów          261

Dodatek B. Instalacja pakietu OpenCL dla języka Python 263

Dodatek C. Opis funkcji pomocniczych 265

C.1. Zapis do formatu PPM          265
C.2. Konwersja kodów formatu koloru do wartości znakowych 267
C.3. Zapis i odczyt danych w formacie PNG          268
C.4. Konwersja z modelu kolorów HSV do RGB          271
C.5. Utworzenie macierzy dla filtru rozmywającego          272

Dodatek D. Zestawianie używanych funkcji API OpenCL 275

D.1. Funkcja clGetPlatformIDs 275
D.2. Funkcja clGetPlatformInfo          276
D.3. Funkcja clGetDeviceInfo          278
D.4. Funkcja clGetSupportedImageFormats 286
D.5. Funkcja clGetDeviceIDs 288
D.6. Funkcja clCreateContext 290
D.7. Funkcja clBuildProgram          291
D.8. Funkcja clGetProgramBuildInfo          295
D.9. Funkcja clCreateCommandQueue 297
D.10. Funkcja clCreateBuffer 298
D.11. Funkcja clEnqueueReadBuffer          300
D.12. Funkcja clEnqueueWriteBuffer 303
D.13. Funkcja clCreateProgramWithSource 305
D.14. Funkcja clCreateKernel 306
D.15. Funkcja clSetKernelArg 307
D.16. Funkcja clEnqueueNDRangeKernel          309
D.17. Funkcja clEnqueueTask 311
D.18. Funkcja clGetKernelWorkGroupInfo 313
D.19. Funkcja clCreateImage2D          316
D.20. Funkcja clEnqueueReadImage          317
D.21. Funkcja clEnqueueWriteImage 321
D.22. Funkcja clFinish          324
D.23. Funkcja clReleaseKernel 325
D.24. Funkcja clReleaseProgram          325
D.25. Funkcja clReleaseCommandQueue          326
D.26. Funkcja clReleaseMemObject          327
D.27. Funkcja clReleaseContext 327
D.28. Funkcja clCreateFromGLBuffer 328
D.29. Funkcja clCreateFromGLTexture2D          329
D.30. Funkcja clEnqueueAcquireGLObjects          331
D.31. Funkcja clEnqueueReleaseGLObjects 332

Dodatek E. Spis kodów błędów API OpenCL 335

Dodatek F. Najczęściej spotykane nazwy rozszerzeń 339

Literatura 341
Indeks          343