由上一节可知,在main函数中,cuda程序的并行能力是在add<<<N,1>>>( dev_a, dev_b, dev_c )函数中体现的,这里面设置的是由N个block的构成的计算网络即grid,每一个block里面有1个thread存在。那么这种选取有什么用意呢,如何针对自己的计算问题设置计算网络呢?

  首先要说明这两个数的选取没有固定的方法,完全是根据自身需求。其实它的完整形式是Kernel<<<Dg,Db, Ns, S>>>(param list);<<<>>>运算符内是核函数的执行参数,告诉编译器运行时如何启动核函数,用于说明内核函数中的线程数量,以及线程是如何组织的。

  参数Dg用于定义整个grid的维度和尺寸,即一个grid有多少个block。为dim3类型。Dim3 Dg(Dg.x, Dg.y, 1)表示grid中每行有Dg.x个block,每列有Dg.y个block,第三维恒为1。整个grid中共有Dg.x*Dg.y个block,其中Dg.x和Dg.y最大值为65535。

  参数Db用于定义一个block的维度和尺寸,即一个block有多少个thread。为dim3类型。Dim3 Db(Db.x, Db.y, Db.z)表示整个block中每行有Db.x个thread,每列有Db.y个thread,高度为Db.z。Db.x和Db.y最大值为512,Db.z最大值为62。 一个block中共有Db.x*Db.y*Db.z个thread。计算能力为1.0,1.1的硬件该乘积的最大值为768,计算能力为1.2,1.3的硬件支持的最大值为1024。

  参数Ns是一个可选参数,用于设置每个block除了静态分配的shared Memory(以后会学习到)以外,最多能动态分配的shared memory大小,单位为byte。不需要动态分配时该值为0或省略不写。

  参数S是一个cudaStream_t类型的可选参数,初始值为零,表示该核函数处在哪个流(以后会学习到)之中。

  在这个例子中,由于计算很简单,就选了一个<<<N,1>>>这种搭配。现在我们看一个复杂一点的例子。

  这个例子是说要计算两个任意长的向量的加法,可能会比比65535长,超过了block数的最大范围,甚至于比65535×512(thread上限)还长,应该怎么办呢?下面就用

<<<128,128>>>的计算网络来搞定。

  核函数改为如下:

 __global__ void add( int *a, int *b, int *c ) {
int tid = threadIdx.x + blockIdx.x * blockDim.x;
while (tid < N) {
c[tid] = a[tid] + b[tid];
tid += blockDim.x * gridDim.x;
}
}

  这段代码的精髓就在于它是一个循环,当编号为tid = threadIdx.x + blockIdx.x * blockDim.x的线程进行加法运算之后,tid += blockDim.x * gridDim.x;如果tid<N,则这个线程再做一次加法,依次循环下去。因为计算网络只有blockDim.x * gridDim.x这么大(次例为128×128),那么那些大于blockDim.x * gridDim.x并且小于N的数组分量的相加任务就需要继续分配给各个线程,如上就是用循环来分配的。

  任意长度向量相加完整代码:

/*
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* Any use, reproduction, disclosure, or distribution of this software
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* NVIDIA Corporation is strictly prohibited.
*
* Please refer to the applicable NVIDIA end user license agreement (EULA)
* associated with this source code for terms and conditions that govern
* your use of this NVIDIA software.
*
*/ #include "../common/book.h" #define N (33 * 1024) __global__ void add( int *a, int *b, int *c ) {
int tid = threadIdx.x + blockIdx.x * blockDim.x;
while (tid < N) {
c[tid] = a[tid] + b[tid];
tid += blockDim.x * gridDim.x;
}
} int main( void ) {
int *a, *b, *c;
int *dev_a, *dev_b, *dev_c; // allocate the memory on the CPU
a = (int*)malloc( N * sizeof(int) );
b = (int*)malloc( N * sizeof(int) );
c = (int*)malloc( N * sizeof(int) ); // allocate the memory on the GPU
HANDLE_ERROR( cudaMalloc( (void**)&dev_a, N * sizeof(int) ) );
HANDLE_ERROR( cudaMalloc( (void**)&dev_b, N * sizeof(int) ) );
HANDLE_ERROR( cudaMalloc( (void**)&dev_c, N * sizeof(int) ) ); // fill the arrays 'a' and 'b' on the CPU
for (int i=; i<N; i++) {
a[i] = i;
b[i] = * i;
} // copy the arrays 'a' and 'b' to the GPU
HANDLE_ERROR( cudaMemcpy( dev_a, a, N * sizeof(int),
cudaMemcpyHostToDevice ) );
HANDLE_ERROR( cudaMemcpy( dev_b, b, N * sizeof(int),
cudaMemcpyHostToDevice ) ); add<<<,>>>( dev_a, dev_b, dev_c ); // copy the array 'c' back from the GPU to the CPU
HANDLE_ERROR( cudaMemcpy( c, dev_c, N * sizeof(int),
cudaMemcpyDeviceToHost ) ); // verify that the GPU did the work we requested
bool success = true;
for (int i=; i<N; i++) {
if ((a[i] + b[i]) != c[i]) {
printf( "Error: %d + %d != %d\n", a[i], b[i], c[i] );
success = false;
}
}
if (success) printf( "We did it!\n" ); // free the memory we allocated on the GPU
HANDLE_ERROR( cudaFree( dev_a ) );
HANDLE_ERROR( cudaFree( dev_b ) );
HANDLE_ERROR( cudaFree( dev_c ) ); // free the memory we allocated on the CPU
free( a );
free( b );
free( c ); return ;
}

总结:我们通常选取一定数量的线程来解决问题,通常都选2的倍数。是由grid,block,thread,这种三级结构实现的。一般的程序的计算量都会超过线程数量,因此要合理的把计算量尽量平均分配给各个线程来计算。感觉上来说,编写核函数的精髓就是如何利用线程的序号(索引值)来分配计算任务。

03-31 23:32