GPUを支える技術 ――超並列ハードウェアの快進撃［技術基礎］

（概要）
GPUの基本構造と技術動向に焦点を当てた解説書。3Dグラフィックス，ゲーム，モバイル，VR/AR，科学技術計算，そして人工知能/ディープラーニングに至るまで，幅広い分野でGPU/並列計算の重要度は高まる一方です。その背景にあるハードウェアおよび計算処理への要求とは，どのようなものでしょうか。
本書ではGPUの今を主軸に，ハードウェアおよびソフトウェアの観点の基本事項，超並列処理の根幹部，重要技術の動向まで徹底解説。先端の実製品例，各分野での具体的な導入事例なども豊富に盛り込み，現場で活かせる技術知識を凝縮してお届けします。

（こんな方におすすめ）
・GPUがどのようになっているのかを知りたい方
・GPUの仕組みを知って，より高性能のプログラムを書きたい方
・GPUの仕組みと現在の使われ方を理解して，より良く使いたい方，新たな使い方を考えたい方

（目次）

本書について

本書の構成

本書の読者対象および必要となる前提知識について

第1章　［入門］プロセッサとGPU

1.1　コンピュータシステムと画像表示の基礎　……フレームバッファ，VRAM，ディスプレイインターフェース

1.2　3Dグラフィックスの歴史　……文字から図，2D，3Dへ。高品質とリアルタイム

1.3　3Dモデルの作成　……パネル，座標，配置，光

1.4　CPUとGPUの違い　……プロセッサも適材適所

1.5　ユーザーの身近にあるGPUのバリエーション　……SoC，CPUチップ内蔵，ディスクリートGPU

1.6　GPUとおもな処理方式　……メモリ空間，描画時のGPUメモリ確保方式，並列処理

1.7　まとめ

第2章　GPUと計算処理の変遷

2.1　グラフィックスとアクセラレータの歴史　……ゲーム機，PCグラフィックス

2.2　グラフィックスボードの技術　……2Dの背景＋スプライト，BitBLT，2D/2.5D/3Dグラフィックアクセラレータ

2.3　GPUの科学技術計算への応用　……ユニファイドシェーダ，倍精度浮動小数点演算，プログラミング環境

2.4　並列処理のパラダイム　……基本，MIMD/SIMD/SIMTの違い

2.5　まとめ

第3章　［基礎知識］GPUと計算処理

3.1　3Dグラフィックスの基本　……OpenGLのレンダリングパイプラインを例に

3.2　グラフィックス処理を行うハードウェアの構造　……Intel HD Graphics Gen 9 GPUの例

3.3　［速習］ゲームグラフィックスとGPU　……ハードウェアとソフトウェア，進化の軌跡

3.4　GPUと科学技術計算　……高い演算性能で用途が拡大

3.5　並列計算処理　……プロセッサのコア数の増加と，計算/プログラムの関係

3.6　GPUの関連ハードウェア　……メモリ容量，バンド幅，CPUとの接続，エラーと対策

3.7　まとめ

第4章　［詳説］GPUの超並列処理

4.1　GPUの並列処理方式

4.2　GPUの構造　……NVIDIA Pascal GPU

4.3　AMDとARMのSIMT方式のGPU　……AMD GCNアーキテクチャとARM Bifrost GPU

4.4　GPUの使い勝手を改善する最近の技術　……ユニファイドメモリ，SSG，細粒度プリエンプション

4.5　エラーの検出と訂正　……科学技術計算用途では必須機能

4.6　まとめ

第5章　GPUプログラミングの基本

5.1　GPUの互換性の考え方　……完全な上位互換は難しい状況

5.2　CUDA　……NVIDIAのGPUプログラミング環境

5.3　OpenCL　……業界標準のGPU計算言語

5.4　GPUプログラムの最適化　……性能を引き出す

5.5　OpenMPとOpenACC　……ディレクティブを使うGPUプログラミング

5.6　まとめ

第6章　GPUの周辺技術

6.1　GPUのデバイスメモリ　……大量データを高速に供給

6.2　CPUとGPU間のデータ伝送　……PCI Express関連技術，NVLink，CAPI

6.3　まとめ

第7章　GPU活用の最前線

7.1　ディープラーニングにGPUを活用する　……ニューラルネットの基本から活用事例まで

7.2　3Dグラフィックスの活用　……3Dで広がる事例

7.3　GPUを活用するスーパーコンピュータ　……高い演算性能を求めて

7.4　まとめ

第8章　プロセッサとGPUの技術動向

8.1　CPUはどうなっていくのか　……スマートフォンSoC向け，データセンター向けCPU

8.2　GPUはどうなっていくのか　……GPUの種別と今後

8.3　消費電力の低減　……アーキテクチャおよび回路技術からのアプローチ

8.4　ディープラーニングのサポート　……AIへの挑戦

8.5　まとめ