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GPU架构:从零基础到硬件设计

共计 30 章节
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01
课程导入
GPU的发展历史 · 应用领域 · 学习路径与课程目标
课程导入GPU
02
计算机体系结构基础
CPU与GPU的差异 · 冯诺依曼架构 · 并行计算概念
计算机体系结构基…CPU
03
GPU编程模型入门
CUDA/OpenCL基本概念 · 线程层次结构（grid · block
GPU编程模型入门
04
GPU内存层次
寄存器 · 共享内存 · 全局内存
GPU内存层次
05
GPU执行模型
SIMT（单指令多线程） · warp调度 · 分支发散与性能影响
GPU执行模型
06
GPU硬件架构概览
流处理器（SM/CU） · 核心组成 · GPU芯片整体布局
GPU硬件架构概览
07
GPU流水线
从指令取指到执行 · 流水线级 · 吞吐量与延迟隐藏
GPU流水线
08
GPU缓存体系
L1/L2缓存 · 缓存一致性 · 缓存优化策略
GPU缓存体系
09
GPU内存带宽与延迟
带宽计算 · 内存访问模式 · 合并访问与优化
GPU内存带宽
10
GPU并行模式
数据并行 · 任务并行 · 流水线并行
GPU并行模式
11
GPU性能分析工具
NVIDIA Nsight · CUDA Profiler · 性能指标解读
GPU性能分析工具
12
GPU性能优化基础
占用率 · 线程块大小选择 · 寄存器压力与限制
GPU性能优化基础
13
GPU内存优化实战
共享内存使用 · bank conflict避免 · 全局内存合并
GPU内存优化实战
14
GPU指令优化
算术指令优化 · 特殊函数 · 循环展开
GPU指令优化
15
GPU并行算法设计
归约 · 扫描 · 直方图
GPU并行算法设计
16
GPU硬件设计基础
数字逻辑 · 时钟 · 流水线寄存器
GPU硬件设计基础
17
GPU微架构设计
SM内部结构 · 调度器 · 执行单元（ALU/FPU/SFU）
GPU微架构设计
18
GPU内存控制器设计
内存调度 · 请求队列 · 带宽分配
GPU内存控制器设计
19
GPU互连与片上网络
NoC · 总线 · 多GPU通信（NVLink/PCIe…
GPU互连
20
GPU功耗与散热
功耗模型 · 动态电压频率调整（DVFS） · 热管理
GPU功耗
21
GPU硬件验证与测试
仿真 · FPGA原型 · 测试方法
GPU硬件验证
22
GPU架构演进
从G80到Hopper/Ada Lo… · 架构变化与趋势
GPU架构演进
23
GPU虚拟化与云GPU
虚拟化技术 · GPU直通 · MIG（多实例GPU）
GPU虚拟化
24
GPU与AI加速
Tensor Core · 深度学习推理与训练优化
GPUAI
25
GPU与图形渲染
光栅化 · 光线追踪 · 硬件加速单元
GPU图形渲染
26
GPU编程进阶
原子操作 · 同步 · 内存模型
GPU编程进阶
27
GPU性能瓶颈分析
常见性能问题 · 定位方法 · 优化流程
GPU性能瓶颈分析
28
GPU硬件设计实战
设计一个简化SM · 使用Verilog实现基本功能
GPU硬件设计实战
29
GPU系统集成
GPU与CPU · 内存 · 外设的接口设计
GPU系统集成
30
综合项目与未来展望
设计一个完整GPU子系统 · 总结课程 · 探讨未来架构方向
综合项目未来展望