출판사 서평
OpenCL에 대한 종합적이고 실용적인 가이드
이 책은 OpenCL 프로그래밍 모델을 완전하게 기술하고 있다. 공저자 중 한명인 Aaftab은 이 시스템을 개발한 핵심 인물이다. 그는 OpenCL의 다른 주요 설계자들과 함께 이해하기 쉬운 가이드를 작성하는 데 동참하였다.
- Pat Hanrahan 교수, 스탠퍼드 대학교
이 책은 OpenCL이 등장한 배경부터 시작하여, 전체적인 개념과 큰 그림을 보여주고 나서, 세부적인 주제별로 각각의 API들에 대해 온전히 기술하고 있으며, 후반부에는 ...
OpenCL에 대한 종합적이고 실용적인 가이드
이 책은 OpenCL 프로그래밍 모델을 완전하게 기술하고 있다. 공저자 중 한명인 Aaftab은 이 시스템을 개발한 핵심 인물이다. 그는 OpenCL의 다른 주요 설계자들과 함께 이해하기 쉬운 가이드를 작성하는 데 동참하였다.
- Pat Hanrahan 교수, 스탠퍼드 대학교
이 책은 OpenCL이 등장한 배경부터 시작하여, 전체적인 개념과 큰 그림을 보여주고 나서, 세부적인 주제별로 각각의 API들에 대해 온전히 기술하고 있으며, 후반부에는 사례연구들을 통해서 OpenCL을 이용한 병렬 프로그래밍에 대한 구체적인 예들을 보여주고 있다. 이 책은 컴퓨터 구조와 병렬 프로그래밍에 대한 지식이 깊지 않은 독자라도, 왜 OpenCL 프로그래밍이 앞으로 널리 사용될지, 알고리즘의 다양한 병렬성을 서로 다른 OpenCL 디바이스들에서 어떻게 구현할 수 있는지를 충실하게 설명하고 있다. 무엇보다, OpenCL은 다양한 이종의 디바이스들을 구분하고 효율적으로 관리하기 위해 많은 API들을 제공하는데, 이 책은 그 많은 API들을 예제를 사용하여 상세하게 설명하고 있다. 따라서 이 책은 훌륭한 OpenCL 입문서이자, OpenCL에 익숙해지고 나서도 OpenCL 프로그래밍을 하는 동안 늘 참고할 수 있는 실용적인 참고서다.
-역자의 글 중에서
OpenCL (Open Compute Language)이라는 새로운 표준을 가지고, 여러분은 사용 가능한 모든 프로그래밍 자원들을 접근하는 응용 프로그램을 작성할 수 있다. 이 자원들은 CPU, GPU, 그리고 DSP와 Cell/B.E. 프로세서와 같은 다른 프로세서들을 모두 포함한다. Apple, AMD, Intel, IBM, NVIDIA와 기타 제조사들에 의해 이미 구현되었듯이, OpenCL은 PC와 서버, 모바일/임베디드 기기, 고성능 컴퓨팅, 심지어 클라우드 시스템에 이르기까지 다양한 플랫폼에 대해 뛰어난 가능성을 가지고 있다. 이 책은 특별히 개발자와 소프트웨어 아키텍트를 위해 쓰인, OpenCL에 대한 종합적이고 실용적인 가이드다.
OpenCL 표준을 이끄는 권위 있는 다섯 저자들이 쓴 “OpenCL 프로그래밍 가이드”는 OpenCL 명세를 전부 다룬다. OpenCL의 주요 용도를 살펴보고, OpenCL로 다양한 종류의 병렬 알고리즘들을 어떻게 표현하는지 보여준다. 또한, 이 책은 API와 OpenCL C 프로그래밍 언어에 대한 완전한 참고서다.
저자들은 사례 연구와 다운로드할 수 있는 코드 예제들을 사용해서, 입력 작업을 서로 다른 여러 디바이스에 나누어 실행하는 복잡한 병렬 프로그램을 작성하는 법을 보여준다. 또한, 하드웨어에 대한 질의 및 조정을 포함해서 OpenCL 소프트웨어 성능 최적화에 관한 필수 요소들을 모두 설명하고 있다.
이 책에 포함된 내용은 다음과 같다.
?OpenCL의 아키텍처, 개념, 용어, 목표, 만들어진 이유 이해하기
?OpenCL C와 런타임 API를 가지고 프로그래밍하기
?버퍼, 서브버퍼, 이미지, 샘플러, 이벤트를 사용하기
?OpenGL과 Microsoft사의 Direct3D를 사용해서 데이터 공유하고 동기하기
?C++ 래퍼 API를 사용해서 개발을 단순화하기
?OpenCL 임베디드 프로파일을 사용해서, 핸드폰에서부터 슈퍼컴퓨터 노드에 이르기까지 다양한 디바이스를 지원하기
?물리엔진; 이미지 히스토그램, 경계선 검출 필터, 고속 푸리에 변환과 광학적 흐름과 같은 이미지 및 신호 처리; 행렬 곱셈과 고성능 희소 행렬 곱셈과 같은 수학 라이브러리 등을 사례 연구를 통해 다루기
독자대상: 초중급
계속되고 있는 (병렬) 이종 컴퓨팅 혁신과 보조를 맞추는 병렬 소프트웨어 혁신을 일으키기 위해서는 병렬 소프트웨어 산업이 필요하다. 그러나 그 산업은 소프트웨어들이 서로 다른 제조사의 플랫폼들에서, 또한 동일 제조사의 서로 다른 세대의 플랫폼들에서 동작될 수 있을 때만 번성할 수 있다.
OpenCL은 산업계 표준이다. (OpenGL과 기타 표준으로 유명한) Khronos 그룹 안에서 제정된 OpenCL은 소프트웨어 제조사, 컴퓨터 시스템 설계회사(모바일 플랫폼의 설계회사 포함), 마이크로프로세서(임베디드, 가속기, CPU, GPU) 제조사들의 협력을 통해서 등장했다. 이 표준은 다음의 질문에 대한 답이다: “오늘 만든 소프트웨어가 내일도 의미 있게 사용될 수 있을 것이란 확신을 가지고 이종 플랫폼을 위한 프로그램을 작성하려면 어떻게 해야 할까?”
이 책은 방대한 예제를 가지고 이 표준의 전 범위를 다루면서 OpenCL이 실제로 어떻게 사용되는지 설명하고 있다.
대상 독자
이 책은 프로그래머를 위해서 프로그래머가 작성하였다. 또한 코드 작성에 흥미가 있는 사람들을 안내하는 실용적인 책이다. 우리는 독자들이 C에 대해서 익숙하고, 몇 장의 경우는 C++에도 익숙하다고 가정한다. 마지막으로, 병렬 프로그래밍의 기본 개념에도 익숙하다고 가정한다. 또한 독자들이 근처에 컴퓨터가 있어서 이 책을 읽으면서 소프트웨어를 바로 작성해보고 개념들을 탐구할 것을 가정한다. 그렇기에 이 책에는 프로그램과 코드들이 넘쳐난다.
이 책은 OpenCL 명세 전체를 다루고 다양한 병렬 알고리즘을 표현하기 위해 어떻게 사용되는지 설명한다. 이 책을 읽고 나면 여러분은 이종 플랫폼에서 여러 디바이스들에 작업을 분배하는 복잡한 병렬 프로그램을 작성할 수 있게 될 것이다. 여러분은 OpenCL에서 사용하는 성능 최적화의 기본을 이해하게 될 것이고, 하드웨어를 조사해서 성능을 극대화하는 소프트웨어를 작성하는 법을 알게 될 것이다.
이 책의 구성
OpenCL 명세는 거의 400페이지에 이른다. 그것은 지루할 정도로 구체적인 세부 사항들로 가득 찬 빽빽하고 복잡한 문서다. 이 명세를 설명하는 것은 쉽지 않지만, 우리는 이것을 잘 끄집어 냈다고 생각한다.
이 책은 두 파트로 나뉘어 있다. 첫 번째 파트는 OpenCL 명세를 기술한다. OpenCL 너머의 핵심 아이디어와 OpenCL 프로그램을 작성하는 기본에 대해 소개하는 두 장으로 시작한다. 그러고 나서 OpenCL 명세를 체계적으로 탐구해나가기 시작한다. 이 책의 어조는 참조 자료를 가지고 설명문 형태의 담론으로 진행되면서 바뀐다. 이 책의 두 번째 파트에서는 일련의 사례 연구들을 제시한다. 이 사례들은 OpenCL의 각 부분들이 어떻게 동작하는지에 대해 통찰할 수 있는 간단한 교육적인 예제부터 시작해서 OpenCL이 중요한 응용 프로젝트에 어떻게 사용되는지를 보여주는 복잡한 응용에 이르기까지 다양하다. 다음은 이 책의 각 장을 자세히 설명하고 있다.
파트 I: OpenCL 언어와 API
ㆍ1장. OpenCL 개론: 이 장은 OpenCL에 대한 상위 수준의 개요를 제공한다. 이 장은 왜 이종 플랫폼이 가까운 미래에 가장 많이 사용될 것인지 정성 들여 설명하고 있다. 그러고 나서 OpenCL 뒤에 감춰진 핵심 모델들과 개념들을 기술한다. 이를 통해 OpenCL에 사용된 용어들을 설명하는데, 그렇기 때문에 여러분의 목적이 이 책을 훑어 읽고 OpenCL 참고서로 사용하는 것이라고 해도 이 장을 읽는 것이 중요하다.
ㆍ2장. HelloWorld: 첫 번째 OpenCL 예제: 진짜 프로그래머는 코드를 작성하면서 배운다. 따라서 우리는 실제 동작하는 OpenCL 프로그램을 소개하는 장에서 살펴볼 것이다. 스크린에 “hello, world”를 출력하는 예제로 프로그래밍 언어를 소개하는 것이 표준으

목차
PARTⅠ OpenCL 언어와 API
Chapter 1 OpenCL에 대한 소개
OpenCL은 무엇인가? 왜 이 책이 여러분에게 필요한가?
매니코어의 미래: 이종 플랫폼
매니코어 세상에서의 소프트웨어
OpenCL의 개념적 토대
OpenCL과 그래픽스
OpenCL의 내용들
임베디드 프로파일
OpenCL 배우기
Chapter 2 HelloWorld: OpenCL 예제
예제 빌드하기
HelloWorld 예제
OpenCL 에러 확인하기
Chapter 3 플랫폼, 문맥, 디바이스
OpenCL 플랫폼
OpenCL 디바이스
OpenCL 문맥
Chapter 3 플랫폼, 문맥, 디바이스
OpenCL 플랫폼
OpenCL 디바이스
OpenCL 문맥
Chapter 4 OpenCL C로 프로그래밍하기
OpenCL C를 사용하여 데이터 병렬성을 지닌 커널 작성하기
스칼라 데이터형
벡터 데이터형
기타 데이터형
파생형
묵시적 형 변환
명시적인 캐스트
명시적 변환
데이터를 다른 형으로 재해석하기
벡터 연산자
지정자
키워드
전처리기 지시자와 매크로
제약
Chapter 5 OpenCL 내장 함수
작업 아이템 함수
수학 함수
정수 함수
공통 함수
기하 함수
관계 함수
벡터 데이터 적재 및 저장 함수
동기화 함수
비동기 복사와 미리 가져오기 함수
원자 함수
기타 벡터 함수
이미지 읽기 및 쓰기 함수
Chapter 6 프로그램과 커널
프로그램과 커널 객체 개요
프로그램 객체
커널 객체
Chapter 7 버퍼와 서브-버퍼
메모리 객체, 버퍼, 서브 버퍼 개요
버퍼와 서브-버퍼 만들기
버퍼와 서브-버퍼 질의하기
버퍼와 서브-버퍼에 대한 읽기, 쓰기, 복사하기
버퍼와 서브-버퍼 매핑하기
Chapter 8 이미지와 샘플러
이미지와 샘플러 객체에 대한 개요
이미지 객체 생성하기
샘플러 객체 생성하기
이미지 작업을 위한 OpenCL C 함수
이미지 객체 전송하기
Chapter 9 이벤트
명령, 큐, 이벤트 개요
이벤트와 명령-큐
이벤트 객체
호스트에서 이벤트 생성하기
호스트에서의 실행에 영향을 주는 이벤트
프로파일링을 위해 이벤트 사용하기
커널 안의 이벤트
OpenCL 밖으로부터의 이벤트
Chapter 10 OpenGL과의 상호연동성
OpenCL/OpenGL 공유에 대한 개요
OpenGL 공유 확장에 대해 질의하기
OpenGL 상호연동성을 위해 OpenCL 문맥 초기화하기
OpenGL 버퍼로부터 OpenCL 버퍼 생성하기
OpenGL 텍스처로부터 OpenCL 이미지 만들기
OpenGL 객체에 대한 정보 질의하기
OpenGL과 OpenCL 사이의 동기화
Chapter 11 Direct3D와의 상호연동성
Direct3D/OpenCL 공유에 대한 개요
Direct3D 호환성을 위해서 OpenCL 문맥을 초기화하기
Direct3D 버퍼와 텍스처로부터 OpenCL 메모리 생성하기
OpenCL에서 Direct3D 객체 획득하고 해제하기
OpenCL에서 Direct3D 처리하기
OpenCL에서 D3D 정점 데이터 처리하기
Chapter 12 C++ 래퍼 API
C++ 래퍼 API 개요
C++ 래퍼 API 예외
C++ 래퍼 API를 사용하는 벡터 덧셈 예제
Chapter 13 OpenCL 임베디드 프로파일
OpenCL 프로파일 개요
64-비트 정수
이미지
내장 원자 함수
최소 단일정밀도 부동소수 계산능력
OpenCL C 프로그램에서 디바이스가 지원하는 프로파일 결정하기
PART Ⅱ OpenCL 사례 연구
Chapter 14 이미지 히스토그램
이미지 히스토그램 계산하기
이미지 히스토그램 병렬화하기
병렬 이미지 히스토그램에 대한 추가적인 최적화
각 채널에 대해 Half-Float 혹은 Float 값으로 히스토그램 계산하기
Chapter 15 Sobel 경계선 검출 필터
Soble 경계선 검출 필터란 무엇인가?
OpenCL 커널로 Sobel 필터 구현하기
Chapter 16 Dijkstra의 단일-소스 최단경로
그래프 알고리즘 병렬화하기
그래프 자료 구조
커널
여러 개의 계산 디바이스 사용하기
Chapter 17 Bullet 물리 SDK를 사용한 옷 시뮬레이션
옷 시뮬레이션에 대한 소개
연체 시뮬레이션하기
CPU에서 시뮬레이션 실행하기
기본적인 GPU 실행을 위해 필요한 변경들
두 단계 집단화
SIMD 계산에 대한 최적화와 지역 메모리
OpenGL 상호연동성 추가하기
Chapter 18 고속 푸리에 변환으로 Ocean 시뮬레이션하기
Ocean 응용 프로그램의 개요
Phillips 스펙트럼 생성하기
OpenCL 이산 푸리에 변환
FFT 커널 자세히 살펴보기
전치 커널 자세히 살펴보기
Chapter 19 광학적 흐름
광학적 흐름 문제 개요
하드웨어 선형 보간을 이용한 서브-픽셀 정확도
텍스처 캐쉬의 적용
지역 메모리 사용하기
초기 종료와 하드웨어 스케줄링
OpenGL 상호연동을 이용한 효율적인 가시화
성능
Chapter 20 PyOpenCL로 OpenCL 사용하기
PyOpenCL 소개
PyImageFilter2D 예제 수행하기
PyImageFilter2D 코드
문맥과 명령-큐 생성
이미지 객체 적재하기
프로그램을 생성하고 빌드하기
커널 인자 설정하고 커널 실행하기
결과 읽기
Chapter 21 OpenCL로 행렬 곱셈하기
기본적인 행렬 곱셈 알고리즘
OpenCL로 직역하기
커널별 작업량을 증가시키기
메모리 이동을 최적화하기: 지역 메모리 사용하기
성능 결과와 원래의 CPU 코드 최적화하기
Chapter 22 희소 행렬-벡터 곱셈
희소 행렬-벡터 곱셈(SpMV) 알고리즘
이 구현에 대한 기술
타일 분할과 패킷화된 희소 행렬 표현법
헤더 구조
타일과 패킷화된 희소 행렬 설계의 고려사항
선택적인 팀 정보
실험에 사용한 하드웨어 디바이스와 결과
추가적인 최적화 대상
Appendix A OpenCL에 대한 요약