Summarise kilgarde2012gpu and more
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index c7aae7b..6831428 100644 (file)
@@ -77,18 +77,56 @@ Adobe's official reference manual for PostScript.
 
 It is big.
 
+\begin{itemize}
+       \item First version was published BEFORE the IEEE standard and used smaller floats than binary32
+       \item Now uses binary32 floats.
+\end{itemize}
+
 \section{Portable Document Format Reference Manual  \cite{pdfref17}}
 
 Adobe's official reference for PDF.
 
 It is also big.
 
+\begin{itemize}
+       \item Early versions did not use IEEE binary32 but 16-16 exponent/mantissa encodings (Why?)
+       \item Current standard is restricted to binary32
+       \item It specifically says PDF creators must use at most binary32 because higher precision is not supported by Adobe Reader.
+\end{itemize}
+
 \section{IEEE Standard for Floating-Point Arithmetic \cite{ieee2008-754}}
 
 The IEEE (revised) 754 standard.
 
 It is also big.
 
+Successes:
+\begin{itemize}
+       \item Has been adopted by CPUs
+       \item Standardised floats for programmers --- accomplishes goal of allowing non-numerical experts to write reasonably sophisticated platform independent programs that may perform complex numerical operations
+\end{itemize}
+
+Failures:
+\begin{itemize}
+       \item Adoption by GPUs slower\cite{hillesland2004paranoia}
+       \item It specifies the maximum errors for operations using IEEE types but nothing about internal representations
+       \item Many hardware devices (GPUs and CPUs) use non-IEEE representations internally and simply truncate/round the result
+       \begin{itemize}
+               \item This isn't so much of a problem when the device uses additional bits but it is misleading when GPUs use less than binary32 and act as if they are using binary32 from the programmer's perspective.
+               \item Devices using {\bf less} bits internally aren't IEEE compliant
+       \end{itemize}
+       \item Thus the same program compiled and run on different architectures may give completely different results\cite{HFP}
+       \begin{itemize}
+               \item The ultimate goal of allowing people to write numerical programs in total ignorance of the hardware is not entirely realised
+       \end{itemize}
+       \item This is the sort of thing that makes people want to use a virtual machine, and thus Java
+       \begin{itemize}
+               \item Objectively I probably shouldn't say that using Java is in itself a failure
+       \end{itemize}
+       \item Standards such as PostScript and PDF were slow to adopt IEEE representations
+       \item The OpenVG standard accepts IEEE binary32 in the API but specifically states that hardware may use less than this\cite{rice2008openvg}
+\end{itemize}
+
 
 
 \pagebreak
@@ -389,6 +427,8 @@ Performance was much improved over the software rasterization and over XRender a
 on all except nVidia hardware. However, nVidia's XRender implementation did slow down significantly when
 some transformations were applied.
 
+In \cite{kilgard2012gpu}, Kilgard mentions that Glitz has been abandoned. He describes it as ''GPU assisted'' rather than GPU accelerated, since it used the XRender (??) extension.
+
 %% Sam again
 
 \section{Boost Multiprecision Library  \cite{boost_multiprecision}}
@@ -429,6 +469,8 @@ It is probably not that useful, I don't think we'll end up writing FPU assembly?
 
 FPU's typically have 80 bit registers so they can support REAL4, REAL8 and REAL10 (single, double, extended precision).
 
+Note: Presumably this is referring to the x86 80 bit floats that David was talking about?
+
 
 \section{Floating Point Package User's Guide  \cite{bishop2008floating}}
 
@@ -702,6 +744,73 @@ Example of XML parsing using pugixml is in \shell{code/src/tests/xml.cpp}
        \caption{Tree representation of the above listing \cite{pugixmlDOM}}
 \end{figure}
 
+\section{An Algorithm For Shading of Regions on Vector Display Devices \cite{brassel1979analgorithm}}
+
+All modern display devices are raster based and therefore this paper is mainly of historical interest. It provides some references for shading on a raster display.
+
+The algorithm described will shade an arbitrary simply-connected polygon using one or two sets of parallel lines.
+
+The ``traditional'' method is:
+\begin{enumerate}
+       \item Start with a $N$ vertex polygon, rotate coords by the shading angle
+       \item Determine a bounding rectangle
+       \item For $M$ equally spaced parallel lines, compute the intersections with the boundaries of the polygon
+       \item Rotate coordinates back
+       \item Render the $M$ lines
+\end{enumerate}
+
+This is pretty much exactly how an artist would shade a pencil drawing. It is $O(M\times N)$.
+
+The algorithm in this paper does:
+\begin{enumerate}
+       \item Rotate polygon coords by shading angle
+       \item Subdivide the polygon into trapezoids (special case triangle)
+       \item Shade the trapezoids independently
+       \item Rotate it all back
+\end{enumerate}
+It is more complicated than it seems. The subdivision requires a sort to be performed on the vertices of the polygon based on their rotated $x$ and $y$ coordinates.
+
+\section{An Algorithm For Filling Regions on Graphics Display Devices \cite{lane1983analgorithm}}
+
+This gives an algorithm for for polygons (which may have ``holes'').
+It requires the ability to ``subtract'' fill from a region; this is (as far as I can tell) difficult for vector graphics devices but simple on raster graphics devices, so the paper claims it is oriented to the raster graphics devices.
+
+If the polygon is defined by $(x_i, y_i)$ then this algorithm iterates from $i = 2$ and alternates between filling and erasing the triangles $[(x_i, y_i), (x_{i+1}, y_{i+1}), (x_1, y_1)]$. It requires no sorting of the points.
+
+The paper provides a proof that the algorithm is correct and is ``optimal in the number of pixel updates required for convex polygons''.
+In the conclusion it is noted that trapezoids could be used from a fixed line and edge of the polygon, but this is not pixel optimal.
+
+This paper doesn't have a very high citation count but it is cited by the NVIDIA article \cite{kilgard2012gpu}.
+Apparently someone else adapted this algorithm for use with the stencil buffer.
+
+\section{GPU-accelerated path rendering \cite{kilgard2012gpu, kilgard300programming}}
+
+Vector graphics on the GPU; an NVIDIA extension. \cite{kilgard300programming} is the API.
+
+Motivations:
+\begin{itemize}
+       \item The focus has been on 3D acceleration in GPUs; most path rendering is done by the CPU.
+       \item Touch devices allow the screen to be transformed rapidly; CPU rastering of the path becomes inefficient
+       \begin{itemize}
+               \item The source of the ugly pixelated effects on a smartphone when scaling?
+       \end{itemize}
+       \item Especially when combined with increased resolution of these devices
+       \item Standards such as HTML5, SVG, etc, expose path rendering
+       \item Javascript is getting fast enough that we can't blame it anymore (the path rendering is the bottleneck not the JS)
+       \item GPU is more power efficient than the CPU
+\end{itemize}
+
+Results show the extension is faster than almost every renderer it was compared with for almost every test image.
+
+Comparisons to other attempts:
+\begin{itemize}
+       \item Cairo and Glitz \cite{nilsson2004glitz} (abandoned)
+\      \item Direct2D from Microsoft uses CPU to tesselate trapezoids and then renders these on the GPU
+       \item Skia in Android/Chrome uses CPU but now has Ganesh which is also hybrid CPU/GPU
+       \item Khronos Group created OpenVG\cite{rice2008openvg} with several companies creating hardware units to implement the standard. Performance is not as good as ``what we report''
+\end{itemize}
+
+
 \chapter{General Notes}
 
 \section{The DOM Model}

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