GPUプログラミング入門CUDA5による実装

伊藤智義・編

GPUプログラミング入門CUDA5による実装

発行
2013/05/10
サイズ
B5変判
ページ数
213
ISBN
978-4-06-153820-7
本体
2,800円(税別)
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内容紹介

初学者にも、上級者にも、必ず役立つ! 世界初の入門書!

・NVIDIA社協力のもと、新アーキテクチャ「Kepler」および「CUDA5」をもとに解説。
・数値計算への応用例も多彩で、付録にサンプルプログラムを26ページ掲載。
・FortranによるCUDAプログラミングも紹介。


スティーブ・ファーニー・ハウ氏(エヌビディアコーポレーション日本代表 兼 米国本社ヴァイスプレジデント)推薦(本書「刊行に寄せて」より抜粋)

 本書の編者である伊藤先生をリーダーとする執筆者の皆さんは、CUDAの潜在的なパワーと可能性に早くから着目され、自らの研究分野へのCUDAの導入にも、精力的に取り組み、貴重な成果を上げておられます。本書を手にして、皆さんの成果を実感できることは、大きな喜びです。
 伊藤先生は、重力多体問題の専用ハードウエアであるGRAPEの最初期の開発者として、先駆的な業績を残されており、現在は、ホログラムによる3次元動画像再生の研究の第一人者でもあります。本書の内容は、先生の研究活動の中で培われた、卓越した技術への理解と経験に裏付けられており、入門書でありながら、具体的な実装の技法にまで、大きく踏み込んでいます。
 本書は、これからCUDAを始めようとする皆さんには、丁寧なガイドであり、CUDAのインストールから、プログラムの実行までが、ステップを踏んで、具体的に解説されています。加えて、経験を積んだCUDAプログラマの皆さんには、参考となる事例が、多く掲載されています。乱数生成、フーリエ変換など、簡便にCUDAの性能を利用できるライブラリの紹介に始まり、計算機合成ホログラムや、多数のシミュレーション例(光散乱、電磁界、熱伝導)など、幅広い分野のトピックが題材として取り上げられています。各事例において、CUDAによる実装は、目覚ましい性能向上を実現しています。さらに、性能向上を実現するための考え方や、実際のチューニング技法についても、惜しみなく、詳細に説明されています。

目次

第1部 CUDAのインストールから実行まで

第1章 GPUとCUDAプログラミング
 1.1 GPGPU
 1.2 CUDA
 1.3 GPU アーキテクチャ
 1.4 GPU搭載のビデオカードとアクセラレータ
 1.5 理論性能

第2章 CUDAのインストールと実行
 2.1 CUDAのインストール
 2.2 CUDAプログラムの実行
 2.3 プログラミング環境アラカルト

第3章 CUDAのプログラム階層とメモリ階層
 3.1 デバイス内のプログラム階層
 3.2 並列計算の実装例
 3.3 CUDAのメモリ階層
 3.4 各種メモリの使い方

第4章 GPU対応ライブラリの使い方
 4.1 CUDA付属のライブラリ
 4.2 CUDA対応のOpenCV

第2部 数値計算への応用

第5章 計算量がネックとなる問題 ─計算機合成ホログラム
 5.1 計算モデル
 5.2 C言語による実装
 5.3 CUDAによる実装
 5.4 まとめ

第6章 条件分岐の問題 ─モンテカルロ法による皮膚の光学特性シミュレーション
 6.1 計算モデル
 6.2 CUDAへの実装
 6.3 条件分岐
 6.4 CUDAプログラム
 6.5 パフォーマンス
 6.6 まとめ

第7章 メモリアクセスがボトルネックとなる問題 ─FDTD法による電磁界シミュレーション
 7.1 計算モデル
 7.2 FDTD法のGPUへの実装
 7.3 FDTD法のCUDAプログラム
 7.4 パフォーマンスチューニング
 7.5 性能評価
 7.6 まとめ

第8章 Fortranによる実装 ─熱伝導方程式の数値計算
 8.1 計算モデル
 8.2 CUDA Fortranによるプログラミング
 8.3 コンパイルと実行
 8.4 性能評価
 8.5 まとめ

第3部 CUDA以外のGPUプログラミング

第9章 OpenCLによるGPUプログラミング
 9.1 開発環境
 9.2 並列計算アーキテクチャ
 9.3 オンラインコンパイル
 9.4 計算機合成ホログラムの作成プログラム
 9.5 OpenCLをより深く学ぶために

付録〈第2部のサンプルプログラム〉

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