57 CUDA 编程入门
0 引言
由于毕设用到了Marvin,采用的是CUDA框架作为加速器,正好借此学习一下CUDA编程的一些基本知识。
各个版本的cuda的下载链接如下。
https://developer.nvidia.com/cuda-toolkit-archive
ubuntu 下cuda与cudnn安装
https://blog.csdn.net/dihuanlai9093/article/details/79253963/
1 GPU编程
参照了该博客,写得确实是非常之好,从硬件到软件,再到代码实现,由浅入深,由理论到实践,水平确实是很高,楷模!
https://www.cnblogs.com/skyfsm/p/9673960.html
(1)异构计算:现在的计算机体系架构中,要完成CUDA并行计算,单靠GPU一人之力是不能完成计算任务的,必须借助CPU来协同配合完成一次高性能的并行计算任务。一般而言,并行部分在GPU上运行,串行部分在CPU运行,这就是异构计算。具体一点,异构计算的意思就是不同体系结构的处理器相互协作完成计算任务。CPU负责总体的程序流程,而GPU负责具体的计算任务,当GPU各个线程完成计算任务后,我们就将GPU那边计算得到的结果拷贝到CPU端,完成一次计算任务。
(2)cuda编程模型:线程模型阵列及线程号的计算
CUDA C通过kernels这样一种方式,实现对一般c的扩展。当cuda 中的kernel被调用时,它将被N个不同的threads调用N次,而非cpu编程中,每个非递归function只被调用一次。GPU CUDA的这种编程模型是基于其物理上的超多核心架构设计的,符合其并行运算的特点。CUDA的计算单元结构如下。


1、针对kernel的每次计算,定义一个grid,该grid包含若干个Block,每个Block又包含若干个threads,通过threadIdx访问这些Thread的索引号,即可调用这些单元。
2、threadIdx为三维向量,因此,每个block可以被定义为一维、二维或者三维向量,分别通过threadIdx.x, threadIdx.y, threadIdx.z来访问。 当前,每个block中可以包含至多1024个threads.
3、每个grid中的blocks可以组织成一维、二维或者三维的形式,每个grid中的blocks的数量决定于处理的数据的大小,或系统处理器的数量,访问grid中的block的方式是 blockIdx, 这是一个三维的变量,而block的维度通过blockDim变量来访问。
4、grid中blocks的数量以及block中threads的数量通过<<< blocks_number , threads_number>>>来定义,其中,blocks_number/threads_number的数据类型为int 或 dim3, 二维形式的可用dim3来存放,比如下面的例子。
// Kernel definition
__global__ void MatAdd(float A[N][N], float B[N][N],
float C[N][N])
{
int i = blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x;
int j = blockIdx.y * blockDim.y + threadIdx.y;
if (i < N && j < N)
C[i][j] = A[i][j] + B[i][j];
}
int main()
{
...
// Kernel invocation
dim3 threadsPerBlock(, );
dim3 numBlocks(N / threadsPerBlock.x, N / threadsPerBlock.y);
MatAdd<<<numBlocks, threadsPerBlock>>>(A, B, C);
...
}
(3)我的GPU的硬件信息
使用GPU device 0: GeForce GTX 1050
设备全局内存总量: 4041MB
SM的数量:5
每个线程块的共享内存大小:48 KB
每个线程块的最大线程数:1024
设备上一个线程块(Block)中可用的32位寄存器数量: 65536
每个EM的最大线程数:2048
每个EM的最大线程束数:64
设备上多处理器的数量: 5
2 linux + VSCode配置CUDA开发环境
(1)c_cpp_properties.json,其中的“includePath”相当于visual studio的 c/c++ -> 常规 -> 附加包含目录中添加的路径,可以避免代码中出现不影响执行的红色波浪线
{
"configurations": [
{
"name": "Linux",
"includePath": [
"${workspaceFolder}/**",
"${workspaceFolder}",
"/usr/include",
"/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys",
"usr/local/cuda/include"
],
"defines": [],
"browse":{
"path":[
"/usr/include"
]
},
"compilerPath": "/usr/local/cuda/bin",
"cStandard": "c11",
"cppStandard": "c++17",
"intelliSenseMode": "gcc-x64"
}
],
"version":
}
(2)tasks.json,主要修改了“comman”,这里cuda编译用到的编译器是nvcc,同时还需要在nvcc编译指令中加入头文件地址和静态库lib文件地址。具体的编译任务中,根据错误提示添加对应的.so文件路径即可
{
// See https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
// for the documentation about the tasks.json format
"version": "2.0.0",
"tasks":[ // 可以有多个参数
{
"label": "build", // 编译任务名
"type": "shell", // 编译任务的类型,通常为shell/process类型
"command": "nvcc", // 编译命令
"args":[
"-g", // 该参数使编译器在编译的时候产生调试信息
"${workspaceFolder}/${fileBasename}", // 被编译文件,通常为.cpp/.c/.cc文件等
"-o", // 生成指定名称的可执行文件
"${workspaceFolder}/${fileBasenameNoExtension}",
// include path指令
"-I", "/usr/local/cuda/include",
// lib 库文件地址
"-L", "/usr/local/cuda/lib64",
"-l", "cudart",
"-l", "cublas",
"-l", "cudnn",
"-l", "curand",
"-D_MWAITXINTRIN_H_INCLUDED"
],
"group": {
"kind": "build",
"isDefault": true
}
},
{
"label": "cmakebuild",
"type": "shell",
"command": "cd build && cmake ../ && make",
"args": []
}
]
}
(3)launch.json,基本保持不变即可
{
// 使用 IntelliSense 了解相关属性。
// 悬停以查看现有属性的描述。
// 欲了解更多信息,请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
"version": "0.2.0",
"configurations": [
{
"name": "(gdb) Launch", // 强制:就一个名字而已,但是是必须要有的
"type": "cppdbg",
"request": "launch", // 强制:launch/attach
"program": "${workspaceFolder}/${fileBasenameNoExtension}", // 可执行文件的路径
"miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb", // 调试器的位置
"preLaunchTask":"build", // 调试前编译任务名称
"args": [], // 调试参数
"stopAtEntry": false,
"cwd": "${workspaceFolder}", // 当前工作目录
"environment": [], // 当前项目环境变量
"externalConsole": true,
"MIMode": "gdb", // 调试器模式/类型
"setupCommands": [
{
"description": "Enable pretty-printing for gdb",
"text": "-enable-pretty-printing",
"ignoreFailures": true
}
]
}
]
}
3 cuda-gdb调试
https://blog.csdn.net/hxh1994/article/details/49621759

$ nvcc -g -G compute_matrix.cu -arch sm_50 -o compute_matrix
4 关键词及变量意义解析
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