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自作GPUへの道
- 1. 自作自作 GPUGPU への道への道 2014/05/252014/05/25 上川大介 上川大介
- 2. 自己紹介自己紹介 ● 上川大介上川大介 ● はてなはてな : d-kami: d-kami ● Twitter: d_kamiTwitter: d_kami ● 普通の普通の JavaJava プログラマプログラマ ● WebGLWebGL やレイトレーシングに興味があるらしやレイトレーシングに興味があるらし いい ● 自作自作 OSOS やや x86x86 エミュレータは過去の物エミュレータは過去の物
- 3. 衝撃的事実衝撃的事実 (1/3)(1/3) ● さっき大学の授業でやったという話がさっき大学の授業でやったという話が ...... ● ただしただし CPUCPU 作った上でレイトレらしい作った上でレイトレらしい ● 私の場合は私の場合は Verilog HDLVerilog HDL でレイトレでレイトレ ● 多分違う多分違う
- 4. 衝撃的事実衝撃的事実 (2/3)(2/3) ● ネタスライドなのにネタスライドなのに ...... ● 第八回第八回 Kernel/VMKernel/VM ほどのネタを用意してないほどのネタを用意してない – コンパイラもアセンブラも無いコンパイラもアセンブラも無い – ただバイナリエディタはあるただバイナリエディタはある ● いまいち笑える場所が無いいまいち笑える場所が無い ● 自作自作 OSOS ネタでもネタでも x86x86 ネタでもないネタでもない ● プレゼンがプレゼンが FirefoxFirefox じゃなくてじゃなくて OpenOfficeOpenOffice だだ ● デモがショボイデモがショボイ ......
- 5. 衝撃的事実衝撃的事実 (3/3)(3/3) ● ちょっと前までちょっと前まで Kernel/VMKernel/VM と言えばと言えば ● 筑波大学の筑波大学の softlabsoftlab が有名だと思ってたのにが有名だと思ってたのに ● 今回、発表者に元今回、発表者に元 softlabsoftlab の私しかいないの私しかいない ● 教育ができてない疑惑教育ができてない疑惑
- 6. 今日の発表今日の発表 ● FPGAFPGA でで GPUGPU 作ると言う話作ると言う話 ● VGAVGA ● ラスタライザとレイトレーシングラスタライザとレイトレーシング ● 固定小数点数固定小数点数 ● その他その他
- 7. 何故何故 GPUGPU にしたか？にしたか？ (1/2)(1/2)
- 8. 何故何故 GPUGPU にしたか？にしたか？ (2/2)(2/2) ● CPUCPU ではモチベーションが上がらなかったではモチベーションが上がらなかった ● CPUCPU 作って何するの？作って何するの？ ● FPGAFPGA でで CPUCPU 作るのが定番すぎる作るのが定番すぎる ● Kernel/VMKernel/VM の参加者はみんなの参加者はみんな CPUCPU 作ってる作ってる ● GPUGPU では？では？ ● 3D3D 表示できる俺かっけーーー！表示できる俺かっけーーー！ ● CPUCPU に比べて作ってる人が少ないに比べて作ってる人が少ない [[ 要検証要検証 ]] ● 元々元々 3D3D グラフィックスに興味があったグラフィックスに興味があった
- 9. 作る前から存在していた問題点作る前から存在していた問題点 ● Verilog HDLVerilog HDL を使って自分で考えて何かを作るを使って自分で考えて何かを作る のが初めてのが初めて ● 自作自作 CPUCPU に比べて自作に比べて自作 GPUGPU の情報が少ないの情報が少ない [[ 要検証要検証 ]]
- 10. 環境環境 ● DE0(DE0( 私にとって入手が容易だった私にとって入手が容易だった )) ● Verilog HDL(Verilog HDL( 買った本がこれ使ってた買った本がこれ使ってた )) ● テレビテレビ (VGA(VGA 出力で出力で ...)...)
- 11. 最初に何をするか最初に何をするか ● VGAVGA をなんとかしたいをなんとかしたい ● 垂直同期信号？水平同期信号？垂直同期信号？水平同期信号？ ● 内蔵メモリの容量の関係で内蔵メモリの容量の関係で VGAVGA が厳しいらしいが厳しいらしい ● 何それってことにして何それってことにして ...... ● サンプルを覗きますサンプルを覗きます ......
- 12. とりあえずサンプル弄ろうとりあえずサンプル弄ろう ● DE0DE0 に付属のに付属の DVDDVD に入ってるサンプル！に入ってるサンプル！ ● VGAVGA を使ったサンプル発見！を使ったサンプル発見！ ● XX とと YY によって分岐してによって分岐して RGBRGB 出力！出力！ ● よく見たら色がよく見たら色が 1616 段階！段階！ 12bit Color12bit Color ！！ ● N503iN503i とかあのあたりのとかあのあたりの 40964096 色！色！ ● (DE0(DE0 の配線の関係？の配線の関係？ ))
- 13. 1616 段階段階 ...... ？？ ● RGBRGB の各要素がの各要素が 1616 段階しかない！段階しかない！ ● 8bit8bit 欲しいのに欲しいのに 4bit4bit しかない！しかない！ ● 欲しいほどの値が無い欲しいほどの値が無い ● 足りない！足りない！
- 15. 2D2D からから 3D3D の物体を特定の物体を特定 ● ラスタライザ方式ラスタライザ方式 ● 3D3D の物体を行列の力での物体を行列の力で 2D2D に変換するに変換する ● 2D2D の物体を塗り潰す座標を計算すればの物体を塗り潰す座標を計算すれば ...... ● ZZ バッファでかなりメモリ使うよ！バッファでかなりメモリ使うよ！ ● レイトレーシング方式レイトレーシング方式 ● 2D2D の座標からの座標から 3D3D の物体にレイを飛ばすの物体にレイを飛ばす ● 2D2D 座標からその座標の色を特定できる座標からその座標の色を特定できる
- 16. 小数について小数について ● 固定小数点数を扱う固定小数点数を扱う ● 今回は！↓今回は！↓ ● 整数部整数部 12bit12bit 小数部小数部 20bit20bit 、、 32bit32bit 小数小数 ● 10485761048576 がが 11 となるとなる ● 乗算や除算には気をつける！乗算や除算には気をつける！
- 17. その他の計算その他の計算 ● 基本はベクトル基本はベクトル [95:0][95:0] ● 32bit32bit 固定小数点数が固定小数点数が 33 つつ (x,y,z)(x,y,z) ● 足し算、引き算、スカラー倍、内積、外積足し算、引き算、スカラー倍、内積、外積 ● 正規化するために正規化するために ● 平方根でニュートン法平方根でニュートン法 – コンパイル時間がコンパイル時間が 3030 分超える分超える – やってられん！やってられん！
- 18. ベクトルの長さを近似ベクトルの長さを近似 ● sqrt(x * x + y * y + z * z);sqrt(x * x + y * y + z * z); ● 私が知っている平方根使うとコンパイルが激遅に私が知っている平方根使うとコンパイルが激遅に ● 怪しい近似怪しい近似 ● X,y,zX,y,z の絶対値の最大値、中央値、最小値の絶対値の最大値、中央値、最小値 ● max * 0.84 + middle * 0.5175 + min *max * 0.84 + middle * 0.5175 + min * 0.26750.2675 ● 66 重ループの力技で係数を求めた重ループの力技で係数を求めた
- 19. 固定小数点の乗算固定小数点の乗算 ● ときには整数部を捨て、ときには小数部を捨てときには整数部を捨て、ときには小数部を捨て ● まぁ、まぁ、 64bit64bit 整数使えば整数使えば ...... ● 除算のときも同じく除算のときも同じく
- 22. デモデモ
- 23. このままじゃ終われないこのままじゃ終われない ● 球の表示もやる！球の表示もやる！ ● ベクトルの長さの近似ベクトルの長さの近似 ● ベクトルの正規化ベクトルの正規化 (( の近似の近似 )) が出来る！が出来る！ ● スカラーの平方根にも適用可能？スカラーの平方根にも適用可能？