Técnicas de Otimização de Código para Placas de ... - UFMG

primeira vez desde a popularização dos computadores, faça sentido a programa-
dores comuns abrir os livros de compiladores nos capítulos finais, onde concei-
tos até agora obscuros, como politopos e transformações de Fourier-Motskin vêm
aguardando um momento de serem úteis fora do círculo dos especialistas em com-
putação paralela. Este material, que explica de forma condensada alguns destes
conceitos, tem o propósito de disseminar um pouco da ciência que suporta às
placas de processamento gráfico. Muitas das técnicas descritas neste texto po-
dem ser usadas tanto em compiladores, quanto por programadores que buscam
melhorar o desempenho de suas aplicações paralelas. Embora algumas das otimi-
zações descritas sejam específicas para o ambiente de desenvolvimento CUDA,
vários métodos abordados neste texto podem ser aplicados sobre outras arquite-
turas paralelas que seguem o modelo de execução SIMD.
1.1. A Ascensão das Placas Gráficas Programáveis
O objetivo desta seção é descrever um pouco do hardware
e do ambiente de desenvolvimento que caracterizam as placas
gráficas.
A Roda da Reencarnação: Os computadores de propósito geral
que compramos nas lojas normalmente vêem equipados com
uma placa de processamento gráfico. É este hardware super
especializado que representa na tela do computador as janelas,
botões e menus dos aplicativos mais comuns e também as belas
imagens 3D que podemos ver nos video-games. Algumas destas
placas são programáveis, isto é, nós, usuários podemos criar
programas que serão executados neste hardware. Isto, é claro,
faz perfeito sentido, afinal, pode-se imaginar que uma placa de
processamento gráfico tem um enorme poder computacional,
mesmo porque as imagens que vemos brotar nos monitores de
nossos computadores são cada vez mais exuberantes.
Mas nem sempre foi assim. Até meados da década de 90,
pouco poder-se-ia dizer sobre hardware gráfico. Havia então a
noção de um “vetor de imagens gráficas", uma possível tradução
para video graphics array, or VGA. VGAs são exatamente
isto: uma área contígua de dados que podem ser lidos e representados
em uma tela. A CPU, é claro, era a responsável por
preencher esta memória. E tal preenchimento deveria acontecer
várias vezes a cada segundo. Inicialmente esta carga sobre
a CPU não era um terrível problema. Os aplicativos gráficos de
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