GPU图形与计算混合开发入门

📚 共计 30 章节

GPU发展简史 · GPU与CPU的区别 · 图形与计算应用 · 主流架构 (NVIDIA CUDA / AMD ROCm)

图形渲染管线入门

渲染管线概念 · 顶点/片段着色器 · 光栅化 · 深度测试与模板测试

计算着色器基础

计算着色器概念 · 线程与线程组 · 共享内存 · 同步机制

计算着色器

OpenGL发展史 · 状态机模型 · 基本图元绘制 · 着色器编程入门

Vulkan设计哲学 · 实例与设备 · 队列与命令缓冲区 · 渲染流程

Vulkan高性能

CUDA编程模型

CUDA架构 · 线程层次结构 · 内存层次结构 · 核函数编写

CUDA内存管理

全局/共享/常量/纹理内存 · 统一内存

CUDA性能优化

内存合并访问 · 占用率优化 · 指令级并行 · 异步操作

图形与计算混合编程概念

为什么需要混合编程 · 应用场景 · 数据共享与同步挑战

OpenGL与CUDA互操作

共享缓冲区 · 映射资源 · 同步机制 · 实战：粒子系统

互操作粒子

Vulkan与CUDA互操作

Vulkan扩展 · 导入外部内存 · 信号量同步 · 实战：后处理特效

DirectX 12与CUDA互操作

D3D12资源创建 · CUDA外部资源导入 · 同步与执行

DirectX互操作

计算着色器实现图形算法

光线追踪基础 · 路径追踪入门 · 体素渲染

光线追踪体素

GPU并行算法设计

归约 · 扫描 · 排序 · 图算法

GPU加速图像处理

卷积滤波 · 直方图均衡 · 特征提取 · 深度学习推理

GPU加速物理模拟

粒子系统 · 刚体动力学 · 流体模拟 · 碰撞检测

GPU加速数值计算

矩阵乘法 · FFT · 稀疏矩阵求解 · 蒙特卡洛方法

混合编程中的内存管理

统一内存策略 · 显存溢出处理 · 内存池设计

混合编程中的同步与通信

CPU-GPU同步 · GPU-GPU同步 · 多队列调度

性能分析与调试工具

NVIDIA Nsight · AMD ROCProfiler · Vulkan Validation Layers · CUDA-GDB

GPU编程中的常见陷阱

分支发散 · 银行冲突 · 未对齐访问 · 同步死锁

多GPU拓扑 · 负载均衡 · 点对点通信 · 多GPU渲染

GPU虚拟化与云GPU

GPU直通 · vGPU技术 · 容器化GPU · 云GPU服务

GPU与AI框架集成

TensorFlow GPU加速 · PyTorch CUDA扩展 · ONNX Runtime GPU

GPU与实时渲染引擎

Unity GPU计算 · Unreal Engine计算着色器 · 自定义渲染管线

GPU与科学计算

分子动力学模拟 · 气候建模 · 基因组分析 · 金融计算

GPU与嵌入式系统

Jetson平台 · 边缘计算 · 功耗优化 · 实时性要求

嵌入式Jetson

GPU编程的未来趋势

光线追踪硬件 · AI辅助渲染 · 异构计算 · CXL互连

综合项目一：GPU加速图像滤镜应用

OpenGL + CUDA 实现图像滤镜

综合项目二：实时粒子物理模拟系统

Vulkan + CUDA 粒子物理模拟