Mercurial > hg > Papers > 2009 > tkaito-thesis

view presen/pre1.html @ 25:9aad41bc4213

Find changesets by keywords (author, files, the commit message), revision number or hash, or revset expression.
final!!?
author tkaito@nw0534.st.ie.u-ryukyu.ac.jp
date Thu, 26 Feb 2009 14:56:20 +0900
parents e9c273fcc019
children
line wrap: on
line source

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" 
	  "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">

<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<title>2009年度卒業論文</title>
<!-- metadata -->
<meta name="generator" content="S5" />
<meta name="version" content="S5 1.1" />
<meta name="presdate" content="20050728" />
<meta name="author" content="Tagano Kaito" />
<meta name="company" content="ie-ryukyu" />
<!-- configuration parameters -->
<meta name="defaultView" content="slideshow" />
<meta name="controlVis" content="hidden" />
<!-- style sheet links -->
<link rel="stylesheet" href="ui/default/slides.css" type="text/css" media="projection" id="slideProj" />
<link rel="stylesheet" href="ui/default/outline.css" type="text/css" media="screen" id="outlineStyle" />
<link rel="stylesheet" href="ui/default/print.css" type="text/css" media="print" id="slidePrint" />
<link rel="stylesheet" href="ui/default/opera.css" type="text/css" media="projection" id="operaFix" />
<!-- S5 JS -->
<script src="ui/default/slides.js" type="text/javascript"></script>
<style type="text/css">
body {
font-size: 100%;
}
p.ex8 { font-size: 2.0em; }
p.ex7 { font-size: 1.9em; }
p.ex6 { font-size: 1.8em; }
p.ex5 { font-size: 1.7em; }
p.ex4 { font-size: 1.6em; }
p.ex3 { font-size: 1.5em; }
p.ex2 { font-size: 1.4em; }
p.ex1 { font-size: 1.3em; }
p.ex0 { font-size: 1.0em; }
p.ep0 { font-size: 0.5em; }

span.classifier {
  font-family: sans-serif ;
  font-style: oblique }

span.classifier-delimiter {
  font-family: sans-serif ;
  font-weight: bold }

span.interpreted {
  font-family: sans-serif }

span.option {
  white-space: nowrap }

span.pre {
  white-space: pre }

span.problematic {
  color: red }

span.section-subtitle {
  /* font-size relative to parent (h1..h6 element) */
  font-size: 80% }

</style>
</head>
<body>

<div class="layout">
<div id="controls"><!-- DO NOT EDIT --></div>
<div id="currentSlide"><!-- DO NOT EDIT --></div>
<div id="header"></div>
<div id="footer">
<h1>1-322 / 20090226</h1>
<h2>卒業論文</h2>
</div>
</div>

<div class="presentation">
<div class="slide">
<center>
<br><br>
<p class="ex8">並列プログラミングを用いた<br>ゲームフレームワークの設計と実装</p>
<p><font size="5" color="#000000">琉球大学　工学部情報　工学科 055734A</font></p>
<p><font size="5" color="#000000">多賀野海人</font</p>
<p><font size="5" color="#000000">指導教官：河野真治</font</p>
<p><font size="5" color="#000000">Feb, 26, 2009</font></p>
</center>
</div>

<div class="slide">
<h1>研究背景と目的</h1>
<center>
<p class="ex4"><font color="#000000">完成度の高いゲームを作成したい！</font></p>
</center>
<ul>
<li><font size="5" color="#000000">
現在、我々の研究室の学生実験では、PlayStation 3 上で
ゲームプログラミング行っている。
</font></li>
<br>
<font size="6" color="#000000">
<ul>
<li>Cell の GPU が公開されていない</li>
<br>
<li>Softwere Rendering で描画を行っているのでゲームの実行速度が遅い</li>
</ul>
</font>
<br>
<font size = "6">
　本研究では、Cerium における <font color="blue">Rendering 部分の高速化</font>を目的としている。
</font>
</div>

<div class="slide">
<h1>発表の流れ</h1>
<ul>
<font size="7" color="#000000">
<li>Cell の基本機能</li>
<li>Rendering</li>
<li>Rendering 部分の高速化</li>
<li>今後の課題</li>
</font>
</ul>
</div>

<div class="slide">
<h1>Cell の基本機能</h1>
<ul>
<li><p class="ex4">DMA (Direct Memory Access)</p></li>
DMA とは CPU を介さずにデータ転送を行う機能。
<ul>
<font size="5">
<br>
<li>SPE は LS(256KB) にしかアクセスできない。</li>
<br>
<li>メインメモリにアクセスするには、<br>MFC を通して DMA 転送命令を送る</li>
<br>
<li>LS にデータが転送されているあいだ、<br>SPE のプログラムは停止させたくない</li>
<br>
<li>SPE で処理したデータは MFC を介してメインメモリへ転送される</li>
</ul>
</font>
</ul>

<div class="slide">
<h1>Cell の基本機能 (Con't)</h1>
<ul>
<li>DMA 転送には待ち時間が存在する。</li>
<li>待ち時間の間 SPE 有効に使わなければ、マルチコアプロセッサのパフォーマンスが極端に下がる。</li>
<ol>
<font size="4">
<li>Task のデータを読み込む (1)</li>
<li>読み込んだデータの処理 (2) を行っている間に次の Task のデータを読み込む</li>
<li>処理したデータの転送 (3) の間に、2 で読み込んだデータの処理、次の Task のデータの読み込みを行う</li>
</font>
</ol>
<center>
<img src="photo/pipeline.jpg" alt="pipeline" width="400" height="180">
</center>
</ul>
</div>

<div class="slide">
<h1>Rendering</h1>
<ul>
<li>Cerium 内の Rendering </li>
<br>
<center>
<img src="photo/byouga.jpg" alt="pipeline" width="550" height="350">
</center>
</ul>
</div>

<div class="slide">
<h1>Rendering 部分の高速化</h1>
<ul>
<li>SPE の LS は256KB しかないので、Texture 情報を一度に転送すると容量を超えてしまう可能性がある。</li>
<li>そこで、描画に必要な Texture データを分割、転送するという手法を用いる。</li>
<br>
<center>
<img src="photo/cerium_rendering_tile.jpg" alt="pipeline" width="382" height="288">
</center>
</ul>
</div>

<div class="slide">
<h1>Rendering 部分の高速化 (Con't)</h1>
<ul>
<li>Tile Array を用いた Rendering</li>
<ul>
<li>Polygon の Span から、描画に必要な Texture A を含む Tile を計算する</li>
<br>
<li>Tile を SPE に転送し、Tile の中の pixel 情報 (RGBα値) を取得して描画を行う</li>
</ul>
<center>
<img src="photo/Span-tile.jpg" alt="pipeline" width="500" height="265">
</center>
</ul>
</div>

<div class="slide">
<h1>Scale</h1>
<ul>
<li><p class="ex1">Texture の縮小画像の作成</p></li>
<ul>
<li><p class="ex0">描画されるオブジェクトが小さい場合、そのままの大きさの Texture は必要ない</p></li>
<li><p class="ex0">Span の長さと、縮小 Texture の大きさが一致するような Scale の縮小 Texture を選択する</p></li>
<li><p class="ex0">Texture は縦横ともに 1/2、1/4、1/8 と、2分の1ずつ縮小させる (最小 8x8 pixel)</p></li>
</ul>
</ul>
<center>
<img src="photo/Scale.jpg" alt="pipeline" width="352" height="176">
</center>
</div>

<div class="slide">
<h1>Scale の効果検証</h1>
<ul>
<li>１０個のオブジェクトを用いたサンプル</li>
<ul>
<li>Polygon 総数 は 19860 </li>
<li>Texture は合計 10 枚 <br>
( 8x8(3)、512x384(2)、616x123(4)、1024x768(1) )</li>
</ul>
<center>
<img src="photo/wakusei.jpg" alt="pipeline" width="428" height="321">
</center>
</ul>
</div>

<div class="slide">
<h1>実行結果（速度検証）</h1>
<br>
<ul>
<center>
<table border="4">
<tr>
<th>Architecture</th>
<th>Scale なし (FPS)</th>
<th>Scale あり (FPS)</th>
<th>速度の向上(%)</th>
</tr>
<tr>
<th>Mac OSX</th>
<td align="center">7.0</td>
<td align="center">8.5</td>
<td align="center">21</td>
</tr>
<tr>
<th>PS3Linux (SPE 1)</th>
<td align="center">4.3</td>
<td align="center">5.6</td>
<td align="center">30</td>
</tr>
<tr>
<th>PS3Linux (SPE 6)</th>
<td align="center">10.8</td>
<td align="center">13.5</td>
<td align="center">25</td>
</tr>
<caption>Scale を用いることによる実行速度の比較</caption>
</table>
</center>
<li><p class="ex0">実行速度の比較を行った結果、<font color="#DD0000">20 ~ 30%</font> の速度向上が見られる。</li>
<li>Mac OSX は SDL 経由で出力、PlayStation 3 は Frame Buffer へ直接出力している。</li>
</ul>
</div>

<div class="slide">
<h1>実行結果 (考察)</h1>
<ul>
<li><p class="ex1">SPE 1 個のときの速度と SPE 6 個のとき<br><br>の速度で<u>台数効果</u>が出ていない<p></li>
<li><p class="ex1">考えられる原因</p></li>
<ul>
<li><p class="ex1">DMA 転送待ち時間が隠されていないため遅くなっている (Amdahl則)</p></li>
</ul>
<br>
<li>Amdahl則：例えば SPE を 6 個使えたとしても、すべ<br>
ての SPE に常に処理を行わせている状態を保たなけれ<br>
ば、実行速度は著しく低下する。
</li>
</ul>
</div>

<div class="slide">
<h1>今後の課題</h1>
<ul>
<li><p class="ex1">実装済み</p></li>
<ul>
<li><p class="ex0">Polygon から Span の生成</p></li>
<li><p class="ex0">描画の処理</p></li>
</ul>
<li><p class="ex1">実装予定</p></li>
<ul>
<li><p class="ex0">SceneGraph から Polygon 生成</p></li>
<li><p class="ex0">SPE 上のコードの入れ替え</p></li>
</ul>
<li>評価をする際に、FPS だけではなく、特定の命令数、命令実行時間などの
もっと細かいレベルのデータを用いて検証。</li>
</ul>
</div>


<!--
<div class="slide">
<h1>Textureの分割、Scale</h1>
<ul>
<li><font size="5" color="#000000">Textureの分割、Scale処理に用いるデータ構造</font></li>
<font size="4">
<pre>

uint32 *tex_dest = (uint32*)manager->malloc(tile_size);

// 1 / 2                                                                                                                                          
for (int y = 0; y < tex_height; y += TEXTURE_SPLIT_PIXEL*2) {
    for (int x = 0; x < tex_width; x += TEXTURE_SPLIT_PIXEL*2) {
        for (int j = 0; j < TEXTURE_SPLIT_PIXEL*2; j+=2) {
            for (int i = 0; i < TEXTURE_SPLIT_PIXEL*2; i+=2) {
                tex_dest[t++] = tex_src[(x+i) + tex_width*(y+j)];
            }
        }
    }
}

</pre>
</font>
</ul>
<div class="handout">
[any material that should appear in print but not on the slide]
</div>
</div>
-->
<!--
<div class="slide">
<h1>ハッシュテーブル</h1>
<ul>
<pre><font size="4" color="#000000">
// ハッシュテーブル
struct
hashtable{
  int tx_id; // Texture id                                                              
  char* key; // キー
};
</font></pre>
<pre><font size="4" color="#000000">
// ハッシュ関数
for(int i = 0; key[i]; i++){
    //value += key[i] + 1;
    value += key[i]*(i+1)*17 + 1;
  }
  return fmod(value, N);
}
</font></pre>
</ul>
<div class="handout">
[any material that should appear in print but not on the slide]
</div>
</div>

<div class="slide">
<h1>ハッシュテーブル</h1>
<pre><font size="3" color="#000000">
// 登録、検索
int
hash::hash_regist(const char* key){
  int hash = hash_function(key);
  for(int i = 0; ; i++){
    // 値が空のとき
    if(table[hash].tx_id == -1){
      table[hash].key   = (char*)key;
      table[hash].tx_id = id_count;
      id_count++;
      printf("x : hash = %d, id = %d : %s\n"
             , hash, table[hash].tx_id, table[hash].key);
      return table[hash].tx_id;
</font></pre>
<div class="handout">
[any material that should appear in print but not on the slide]
</div>
</div>


<div class="slide">
<h1>ハッシュテーブル</h1>
<pre><font size="3" color="#000000">
    // 検索keyが一致したとき
    }else if(strcmp(key, table[hash].key) == 0 && table[hash].tx_id != -1){
      printf("o : hash = %d, id = %d : %s\n"
             , hash, table[hash].tx_id, table[hash].key);
      return table[hash].tx_id;
    }
    printf("hash = %d  =>  ", hash);
    hash = ((37*hash)^(11*i)) % N;
    printf("%d\n", hash);
  }
}
</font></pre>
<div class="handout">
[any material that should appear in print but not on the slide]
</div>
</div>
-->
<!--
<div class="slide">
<h1></h1>
<ul>
<li></li>
</ul>
<div class="handout">
[any material that should appear in print but not on the slide]
</div>
</div>
-->

</div>

</body>
</html>