クーダでハニワ

Transcript

1. ©OpenStreetMap contributors Hidekazu Takami クーダでハニワ 1
2. ©Project PLATEAU / MLIT Japan へっぽこ プログラマーの悩み 2
3. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 3 PCで を描きたい！！
4. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 4 をめちゃ高速で！！
5. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 5 のであれば
6. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 自己紹介 6 で
7. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 7 格闘家[ミルコ・クロコップ
8. ©Project PLATEAU / MLIT Japan = 8 Compute Unified Device Architecture NVIDIA CEO ジェンスン・フアン⽒
9. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 9 = マンデルブロ集合
10. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 自己紹介 10 で
11. ©OpenStreetMap contributors へっぽこプログラマ NVIDIAのGPUを使ってCUDAを利用し、マンデルブロ集合を描くとめちゃくちゃ早く作成できるよ でもNVIDIAのGPUお値段高いけどね、革ジャンさん安く売ってよ、おねがい！！ 11
12. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 高見 英和 自己紹介 Takami Hidekazu • おもにバックエンド担当することがおおい • 動的型付け言語（Pythonなど）はやや苦手 • ロードバイクとバイオリンが趣味かな～ 12
13. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 自己紹介 13 マンデルブロ集合（ハニワ）
14. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 14 わからん！！
15. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 15 複素数
16. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 16 実数（実部）＋虚数（虚部） 1＋1i
17. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 17 0 １ ▼ 2 -2 √２ ▼ 実数
18. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 18 0 ２i -２i 1＋1i 虚数
19. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 19 0 ２i -２i 1＋1i -２ ２
20. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 20 漸化式 （ぜんかしき）
21. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 21 Z０ ＝０ Zｎ＋1 ＝Zｎ ＋C 2 ここに複素数の値をいれる （描画位置の値） 1＋1i
22. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 22 Z０ ＝０ Z２ ＝(1+1i)＋(1+1i) 2 Z1 ＝０＋(1+1i) 2
23. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 23 1000回繰り返して Zの値の絶対値が２を超えると黒 それ以外は白とする 1＋1i ０.4＋0.6i
24. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 24 つまり
25. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 25 1000X1000画像を作るには 1000x1000x1000回（十億回）の計算が必要になる
26. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 26 0 ２i -２i 1＋1i -２ ２ 0.0 0.1000 1000.0 1000.1000
27. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 27 マンデルブロ集合はフラクタルな図形なので どこまでも拡大できる １０万倍 縦横幅２ 縦横幅０．０００0２
28. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 28 色の付け方 HSV色空間 • 色相 (Hue) • 彩度 (Saturation, Chroma) • 明度 (Value, Brightness) 漸化式で２を超えるまでの 回数(n)を３６０度で表現する 色が決定する
29. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 29 サンプルコード C++ X軸ループ、Y軸ループ、漸化式ループの３重ループ
30. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 30 サンプルコード C++
31. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 31 高速にするにはGPU(CUDA)を使う
32. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 32 GPUで三角形ばっかり描くのはもったいない。 そのスーパーな並列処理をなんにでも 使えるようにしたら？
33. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 33 CUDAコアを作って▲もかけるが、 いろいろな計算もできるようにした！ しかもライブラリーも作ったよ！ (cuda toolkit)
34. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 34 CUDAコア SM
35. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 35
36. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 36 GPUのプログラムって難しいイメージ?
37. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 37 実はそんなに難しくない
38. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 38 CPUで利用されるメモリとGPUで利用されるメモリは別の場所にあるため ホスト側のメモリ情報をデバイス側へ転送する カーネルを使って同時並行処理する デバイス側のメモリ情報をホスト側に戻す
39. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 39 カーネルとは各CUDAコアで実行する関数みたいなもの カーネルがCUDAコアで同時に実行される ブロックとスレッドの指定でカーネルが処理するピクセルが決まる （今回の場合）
40. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 40 サンプルコード（cuda)
41. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 41 サンプルコード（cuda)
42. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 42 速度比較 使用PC CPU：Intel i5 12400 6コア １２スレッド GPU：NVIDIA GTX1070 CUDAコア １９２０基 フ ル
43. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 43 RTX4090 10/20日現在 CUDAコア 16,384基！！ GTX1070 CUDAコア 1929基
44. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 44 • スケール： ◦ 0.00002 縦横 • 中心位置： ◦ 0.743643135 X ◦ 0.131825963i Y
45. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 45 速度比較 CPUシングルスレッド：10070.4 ms(10s) GPU(CUDA) ：75.90 ms （０．８ｓ） CPUマルチスレッド ：1352.06 ms (1s) Intel i5 （12スレッド） （GTX1070 1920コア）
46. ©Project PLATEAU / MLIT Japan 46 ms 132倍 18倍
47. ©OpenStreetMap contributors まとめ 47
48. ©OpenStreetMap contributors • PCでハニワ（マンデルブロ集合） を描きたい • CUDAを使うとマンデルブロ集合は高速に描ける • CUDAのプログラミングは意外と簡単 • CPU側とGPU側のメモリは別なのでデータの受け渡しが必要 • NVIDIAさんもっとGPU安く売ってくれないですかね？ 48
49. ©OpenStreetMap contributors • Rust de ハニワ • https://github.com/Guarneri009/rust-mandelbrot • Haskell de ハニワ • https://github.com/Guarneri009/haskell-mandelbrot 49
50. ©OpenStreetMap contributors 終わり ます 50