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Architektur und Programmierung von Grafik- und Koprozessoren

Koprozessoren komplementieren die CPU von PCs, Workstations und Server Systemen, da sie spezielle Aufgaben schneller ausführen können, als die CPU es kann. Eine wichtige Art von Koprozessoren, die in den frühen 2000er Jahren entwickelt wurden, sind Grafik Koprozessoren, die i. d. R. als Einschubkarten mit dem Main Board verbunden werden. Grafikprozessoren führen typischerweise die gleiche Aufgabe (z. B. Transformation von Vertizen oder Shading von Pixeln) auf sehr vielen Instanzen auf ein Mal aus, und sind deshalb prädestiniert für hochparallele SIMD Architekturen. Während frühe Grafikprozessoren über dedizierte Recheneinheiten für die zuvor erwähnten Aufgaben verfügten, exponieren moderne Unified Shader Architekturen hunderte bis tausende Rechenkerne, die jeden Rendering bezogenen Task und sogar General Purpose Computing Tasks ausführen können. Da GPUs massiv parallel sind, sind sie heutzutage aus der High Performance Computing (HPC) Welt nicht mehr wegzudenken. Grafikprozessoren haben darüber hinaus die Entwicklung von Many Core Architekturen wie etwa der Intel Xeon PHI Prozessorfamilie maßgeblich mit beeinflusst.

Im Laufe der Vorlesung werden zunächst Grafikprozessoren und ihre historische Entwicklung wiederholt. Ausgehend davon wird eine Systematik zum Verständnis moderner GPU Architekturen entwickelt. Es werden GPGPU Programmierkonzepte sowie neuere Konzepte wie Compute Shader oder das Vulkan API behandelt. Im Verlauf der  Vorlesung werden die erlernten Konzepte auch auf andere Prozessorarchitekturen angewandt, sowie auf Systeme, in denen mehrere Koprozessoren verbaut sind. Eine Reihe von Vorlesungseinheiten wird sich dediziert mit Anwendungen befassen, die  von Koprozessor Implementierungen profitieren können. In den Übungen werden die  erlernten Konzepte anhand von Anwendungsbeispielen vertieft.

Computergraphik und Visualisierung SS 2018

Die Vorlesung "Computergraphik und Visualisierung" gliedert sich in 2 Semester von jeweils 2 Semesterwochenstunden, beide ergänzt durch einstündige Übungen. Das Paket aus beiden kann im Masterstudiengang Wirtschaftsinformatik mit 9 SWS eingebracht werden. Das Paket kann außerdem im Studiengang Medienwissenschaften / Wpf. Medieninformatik als Aufbaumodul 3 (Visuelle Programmierung) und im Studiengang Informationsverarbeitung als Ergänzungsmodul 3 (Visuelle Programmierung) belegt werden. In den Studiengängen Mathematik und Wirtschaftsmathematik können die Vorlesungen ebenfalls eingebracht werden.

Teil I, gehalten im Wintersemester, befasst sich mit (3D-)Computergrafik und Mensch-Maschine-Kommunikation. Die Vorlesung betrachtet Aspekte menschlicher Wahrnehmung und führt grafische Ausgabegeräte und Farbsysteme ein. Aufbauend auf rasterbasierter 2D-Grafik werden Interaktionstechniken und grafische Benutzeroberflächen erläutert. Mit der 3D-Computergraphik werden Objekte, Projektionen, Verdeckungen, Beleuchtung sowie Szenengraphen eingeführt.

Teil II, gehalten im Sommersemester, führt den Begriff Visualisierung ein, der in Informationsvisualisierung, und Visualisierung wissenschaftlicher Daten gegliedert wird. Ausgehend von der Visualisierungspipeline sowie wissenschaftlicher Datentypen wird die Filterung bzw. Rekonstruktion von Daten behandelt, die Abbildung von Daten auf visuelle Repräsentationen als zentrales Konzept eingeführt und an konkreten Algorithmen ausgeführt. Volumen-Rendering als alternative Methode und virtuelle Realität werden ergänzend betrachtet.

Vorlesung:Computergraphik und Visualisierung II in Klips1 und Klips2Dienstags, 14.00-15.30 Uhr
Beginn: 7.4.2015
Raum: Konferenzraum 1.03 des neuen Informatikgebäudes im Weyertal 121
Übung:Computergraphik und Visualisierung in Klips1 und Klips2


n. V. (alle 2 Wochen)
Raum: Konferenzraum 1.03 des neuen Informatikgebäudes im Weyertal 121
Begleitmaterial:ILIAS E-Learning-System (Nur für Vorlesungsteilnehmer)
Mailing-Liste:cgv-vorlesung