GPU精粹2

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出版者:清华大学
作者:法尔
出品人:
页数:565
译者:
出版时间:2007-5
价格:128.0
装帧:平装
isbn号码:9787302139430
丛书系列:GPU精粹
图书标签:
  • GPU
  • 图形学
  • 编程
  • 算法
  • 游戏开发
  • CG
  • 计算机
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  • 人工智能
  • 渲染技术
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具体描述

《GPU精粹2:深入理解并行计算和图形渲染》 内容梗概 《GPU精粹2》是一本面向开发者和研究人员的深度技术指南,专注于揭示现代图形处理单元(GPU)的强大能力,并引导读者掌握利用GPU进行大规模并行计算和高性能图形渲染的关键技术。本书并非简单罗列API调用,而是深入剖析GPU架构的底层原理,讲解其在并行计算和图形管线中的运作机制,从而帮助读者理解“为什么”某些技术有效,“如何”优化性能,以及“如何”解决复杂的技术挑战。 核心内容 本书的章节设置紧密围绕GPU的核心功能展开,力求为读者构建一个全面而深入的认知体系: 第一部分:GPU架构与并行计算基础 GPU架构纵览: 详细介绍现代GPU的核心组成部分,包括流处理器(Streaming Multiprocessors, SMs)、CUDA核心/着色器单元、纹理单元、光栅化器、ROP(Render Output Unit)等。解释它们如何协同工作,以及不同GPU架构(如NVIDIA的Ampere、AMD的RDNA等)的演进和关键特性。 内存模型与访问: 深入探讨GPU的内存层次结构,包括全局内存、共享内存、寄存器、常量缓存和纹理缓存。讲解内存访问模式对性能的影响,如何通过优化数据布局和访问顺序来最大化内存带宽利用率,以及避免内存颠簸(memory coalescing)和bank冲突(bank conflicts)。 线程模型与并行执行: 阐述GPU的并行执行模型,包括线程块(thread blocks)、线程(threads)、warp(或wavefronts)的概念。讲解线程的调度机制、同步原语(如`__syncthreads()`, barriers)的使用,以及如何设计高效的并行算法以充分利用GPU的计算资源。 数据并行与任务并行: 区分并详细讲解数据并行和任务并行在GPU上的应用。通过丰富的示例,展示如何将问题分解为可并行的计算任务,以及如何利用GPU处理大规模数据集。 第二部分:高级图形渲染技术 现代图形管线解析: 全面剖析现代图形管线,从顶点处理、曲面细分、几何着色、光栅化、像素着色,到后期处理。重点讲解可编程着色器(vertex shader, geometry shader, tessellation shader, fragment shader/pixel shader)在管线中的作用,以及如何通过编写高效的着色器代码实现复杂的视觉效果。 延迟渲染与前向渲染: 对比分析延迟渲染(Deferred Shading)和前向渲染(Forward Rendering)的优缺点,讲解各自的应用场景和实现细节。重点关注延迟渲染如何通过G-buffer技术减少像素着色器的计算量,以及如何处理透明度问题。 高级光照模型与阴影技术: 深入探讨各种高级光照模型,如PBR(Physically Based Rendering)的原理及其在GPU上的实现。讲解各种阴影映射技术(Shadow Mapping, Percentage-Closer Filtering, Variance Shadow Maps等)的实现原理和优化方法。 全局光照与屏幕空间效果: 介绍GPU在全局光照(Global Illumination)方面的应用,包括辐射度(Radiosity)、光线追踪(Ray Tracing)和路径追踪(Path Tracing)的GPU加速技术。同时,讲解屏幕空间反射(Screen-Space Reflections, SSR)、屏幕空间环境光遮蔽(Screen-Space Ambient Occlusion, SSAO)等常用屏幕空间后处理技术的实现。 体渲染(Volume Rendering): 专门开辟章节讲解体渲染技术,包括其在医学成像、科学可视化等领域的应用。介绍体数据表示、光线步进(Ray Marching)、积分技术以及GPU如何加速这些过程。 第三部分:GPU通用计算(GPGPU)与性能优化 GPGPU框架与API: 详细介绍主流的GPGPU计算框架,如CUDA(Compute Unified Device Architecture)和OpenCL(Open Computing Language)。讲解其编程模型、核心API以及如何在不同平台间进行移植。 高性能计算算法实现: 结合具体算法,如矩阵乘法、FFT、快速行进算法(Fast Marching Method)、k-means聚类等,演示如何在GPU上实现并优化这些经典算法。通过实际代码案例,展示性能优化的策略。 计算与图形的融合: 探讨如何在图形渲染流程中集成通用计算任务。例如,使用计算着色器(Compute Shaders)在渲染过程中进行仿真、物理计算或图像处理,实现更复杂的视觉效果。 性能分析与调优工具: 介绍GPU性能分析工具,如NVIDIA Nsight、AMD CodeXL等,讲解如何使用这些工具来识别性能瓶颈,分析GPU占用率、内存带宽、计算单元利用率等关键指标。提供实用的性能调优技巧,帮助读者写出更快的GPU代码。 未来趋势与前沿技术: 展望GPU技术的发展方向,包括GPU的异构计算、AI与GPU的深度融合(如Tensor Cores)、实时光线追踪硬件加速、以及新的并行计算模型和编程范式。 目标读者 本书适合以下人群: 图形工程师: 想要深入理解图形渲染管线、掌握高级渲染技术、优化渲染性能的图形开发者。 GPGPU开发者: 希望利用GPU进行高性能计算、机器学习、科学模拟、数据分析等领域的程序员和研究人员。 游戏开发者: 致力于在游戏中实现逼真视觉效果、提升游戏性能的引擎程序员和技术美术。 计算机科学的学生和研究人员: 对并行计算、GPU体系结构、计算机图形学有浓厚兴趣,希望深入学习相关理论和实践的学生。 对高性能计算感兴趣的技术爱好者: 愿意投入时间和精力去理解和掌握GPU这样强大的计算工具的个人。 本书特点 深度理论结合实践: 不仅讲解GPU的底层原理,更通过大量的代码示例和案例分析,帮助读者将理论知识转化为实际应用。 面向现代GPU架构: 内容紧跟GPU技术发展前沿,关注现代GPU架构的特性和优化方向。 全面的技术覆盖: 涵盖了从基础的并行计算模型到高级的图形渲染技术,以及通用计算的应用,力求为读者提供一个完整的GPU技术图景。 强调性能优化: 贯穿全书的核心是性能优化,指导读者如何写出高效、可扩展的GPU代码。 《GPU精粹2》旨在成为读者手中一本不可或缺的GPU技术参考书,帮助开发者充分释放GPU的潜力,在图形和计算领域取得更大的成就。

作者简介

费尔南多(Randima Femando)从8岁起就爱上了计算机图形学。现在在NVIDIA的技术开发组工作,同时教授开发者如何利用最新的图形处理技术(GPU)。费尔南多在康奈尔大学获得了计算机科学学士学位和计算机图形学硕士学位。他已经在SigGraph上发表过文章,与Mark Kilgard合著The CG Tutorial: The Definitive Guide to Programmable Real-Time Graphics。.

目录信息

读后感

评分

如果豆瓣允许我给半颗星,我恨不得给半颗。 通篇翻译连google自动翻译都不如。 我怀疑翻译者不是没有专业知识,而是连最基本的语言能力都不具备。 翻译的不学术可以,但是语句不通就很奇怪了,这是怎么审核的过的? 难道出版社的人也欠缺语言天赋么? 60页图下注释:朝向光偏...  

评分

花了几百大洋及两个月的时间从美国亚马逊买的,质量必然比该系列的前两本中文版好太多。 这个系列的书有一定高度,涉及到的技术细节不多,更主要的是从方法和思路的角度去诠释CG中的各种热门话题。 可惜自97年出了这第三卷以来,nVidia再没继续出了~ 是何原因  

评分

花了几百大洋及两个月的时间从美国亚马逊买的,质量必然比该系列的前两本中文版好太多。 这个系列的书有一定高度,涉及到的技术细节不多,更主要的是从方法和思路的角度去诠释CG中的各种热门话题。 可惜自97年出了这第三卷以来,nVidia再没继续出了~ 是何原因  

评分

如果豆瓣允许我给半颗星,我恨不得给半颗。 通篇翻译连google自动翻译都不如。 我怀疑翻译者不是没有专业知识,而是连最基本的语言能力都不具备。 翻译的不学术可以,但是语句不通就很奇怪了,这是怎么审核的过的? 难道出版社的人也欠缺语言天赋么? 60页图下注释:朝向光偏...  

评分

花了几百大洋及两个月的时间从美国亚马逊买的,质量必然比该系列的前两本中文版好太多。 这个系列的书有一定高度,涉及到的技术细节不多,更主要的是从方法和思路的角度去诠释CG中的各种热门话题。 可惜自97年出了这第三卷以来,nVidia再没继续出了~ 是何原因  

用户评价

评分

这本书,哦,《GPU精粹2》,我拿到手的时候,心里还是挺期待的。毕竟第一本给我的印象实在太深刻了,那种深入浅出的讲解,把一些本来以为非常高深的图形学原理,变得就像在讲故事一样。所以我对第二本的期望值就很高,希望它能继续延续这种风格,带我进入更广阔的GPU世界。书的封面设计也挺吸引人的,那种科技感十足的蓝色调,让人一看就觉得内容肯定不简单。我翻开的第一页,就看到一个非常有意思的引言,大概意思是说,GPU的进步不仅仅是硬件的堆砌,更是算法和思想的革新。这句话一下子就抓住了我的注意力,让我觉得这本书不是那种空泛的介绍,而是真正触及了GPU发展的本质。我平时做一些图形相关的开发,虽然不是专业的图形程序员,但对GPU的底层原理一直很好奇,想知道它到底是怎么做到如此强大的并行计算能力的。所以,我特别希望《GPU精粹2》能在算法和原理层面给我带来一些新的启发,让我能更好地理解和运用GPU。

评分

这本《GPU精粹2》的出现,对我来说简直是雪中送炭。我之前一直在尝试优化一些计算密集型的任务,尝试了很多方法,但总觉得瓶颈还在GPU的使用上,总感觉没有把它的潜力完全发挥出来。市面上关于GPU的书籍很多,但真正能够系统地讲解GPU架构、并行计算模型以及各种优化技巧的,却屈指可数。《GPU精粹2》的标题就已经预示着它会对GPU的核心技术进行深入的剖析,我最看重的就是它是否能够提供一套清晰的思路和实用的方法论,帮助我解决实际问题。我期待这本书能够详细介绍GPU的内存层次结构、线程调度机制、以及如何通过指令集和着色器语言进行精细化的控制。要知道,很多时候性能的提升就隐藏在这些细节之中,而这些细节往往是书本上很难找到的。如果这本书能够提供一些经过验证的优化案例,或者讲解一些常见的性能陷阱,那就太棒了。我需要的不只是理论,更需要的是能够落地的方法。

评分

不得不说,《GPU精粹2》这本书的视角非常独特。我一直以来接触到的GPU相关资料,大多侧重于具体的API调用或者游戏开发中的应用,很少有能从一个更高的层面去审视GPU的发展趋势和未来方向。这本书似乎做到了这一点,它不仅仅是在讲解“怎么用”,更是在探讨“为什么这么用”,以及“未来会怎么用”。我特别感兴趣的是它关于GPU架构演进和新特性解读的部分。随着新一代GPU的不断发布,新的计算范式和编程模型也在随之出现,而这些往往对我们这些开发者来说,是一个巨大的挑战。如果《GPU精粹2》能够帮助我理解这些演进背后的逻辑,预测未来的技术走向,并给出相应的学习建议,那将极大地节省我摸索的时间和精力。我希望它能提供一些前瞻性的思考,让我不仅仅是追随技术潮流,而是能够引领技术潮流。

评分

拿到《GPU精粹2》的时候,我带着一种“探险”的心情。因为我发现,随着AI和大数据技术的飞速发展,GPU的角色已经越来越超越了传统的图形渲染,成为通用计算的重要平台。而我对于GPU在这些新兴领域的应用,以及相关的编程模型和算法,了解得还不够深入。我希望《GPU精粹2》能够在这方面给我带来一些“惊喜”。它是否能够讲解GPU在深度学习、科学计算、或者其他高性能计算领域的实际应用案例?是否会介绍一些针对这些应用的GPU优化技术和最佳实践?比如,如何高效地利用GPU进行矩阵运算,如何处理大规模数据集的并行加载和处理,或者如何利用GPU的特性来实现更快的模型训练速度。如果这本书能够为我打开一扇通往GPU在通用计算领域的新大门,让我能够更自信地投入到这些前沿技术的研发中,那将是无价的。

评分

对于我这种喜欢钻研技术细节的人来说,《GPU精粹2》的出现简直是一种福音。我一直认为,要真正掌握一项技术,就必须深入其底层原理,理解其核心机制。《GPU精粹2》的命名就暗示了它会揭示GPU背后的一些“精粹”之处,这正是我所渴望的。我希望这本书能够深入讲解GPU的流水线工作原理,如何处理各种类型的计算任务,以及如何通过精细的内存管理和数据布局来最大化并行效率。尤其是我对GPU的计算单元(如CUDA核心、Tensor核心等)的内部工作机制,以及它们之间如何协同工作感到非常好奇。如果书中能提供一些关于如何编写高效的GPU内核、如何避免数据依赖、以及如何利用GPU的各种硬件加速特性来提升计算性能的具体指导,那将是我最看重的部分。我希望这本书能成为我GPU编程的“瑞士军刀”。

评分

看不懂居多,但是慢慢看吧。

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看不懂居多,但是慢慢看吧。

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看不懂居多,但是慢慢看吧。

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