CUDA学习笔记

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-04-23 11:54 611阅读 0赞

# CUDA学习笔记 #

**目录**

CUDA学习笔记

函数类型限定符

\_\_global\_\_

\_\_host\_\_

\_\_device\_\_

变量类型限定符

\_\_device\_\_

\_\_shared\_\_

\_\_constant\_\_

CUDA线程概念

网格（Grid）、线程块（Block）和线程（Thread）的组织关系

线程索引的计算公式

dim3结构类型

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## **函数类型限定符** ##

### **\_\_global\_\_** ###

表示一个内核函数，主机（CPU）上调用，但在设备（GPU）上执行

### **\_\_host\_\_** ###

由CPU调用，且在CPU执行的函数，默认的函数限定符

### **\_\_device\_\_** ###

设备执行的程序，device前缀定义的函数只能在GPU上执行，所以device修饰的函数里面不能调用一般常见的函数

--------------------

## **变量类型限定符** ##

### **\_\_device\_\_** ###

### **\_\_shared\_\_** ###

### **\_\_constant\_\_** ###

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## **CUDA线程概念** ##

CUDA线程的概念与CPU的概念基本一致：**进程是系统资源分配的基本单位， 而线程是CPU 能调度和独立运行的基本单位（最小单元）**

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## 网格（Grid）、线程块（Block）和线程（Thread）的组织关系 ##

[https://blog.csdn.net/gqixf/article/details/80760701][https_blog.csdn.net_gqixf_article_details_80760701]

> 多个线程thread组成一个block，多个block组成一个grid.

CUDA的软件架构由网格（Grid）、线程块（Block）和线程（Thread）组成，相当于把GPU上的计算单元分为若干（2~3）个网格，每个网格内包含若干（65535）个线程块，每个线程块包含若干（512）个线程，三者的关系如下图：

![20170204230954920][]

Thread，block，grid是CUDA编程上的概念，为了方便程序员[软件设计][Link 1]，组织线程。

>  *  **thread：**一个CUDA的并行程序会被以许多个threads来执行
>  *  **block：**数个threads会被群组成一个block，同一个block中的threads可以同步，也可以通过shared memory通信 
>  *  **grid：**多个blocks则会再构成grid

## 线程索引的计算公式 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1eXVlYWxpYW4_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

一个Grid可以包含多个Blocks，Blocks的组织方式可以是一维的，二维或者三维的。block包含多个Threads，这些Threads的组织方式也可以是一维，二维或者三维的。

CUDA中每一个线程都有一个唯一的标识ID—ThreadIdx，这个ID随着Grid和Block的划分方式的不同而变化，这里给出Grid和Block不同划分方式下线程索引ID的计算公式。

**1、 grid划分成1维，block划分为1维**  
    int threadId = blockIdx.x \*blockDim.x + threadIdx.x;    
**2、 grid划分成1维，block划分为2维  **  
    int threadId = blockIdx.x \* blockDim.x \* blockDim.y+ threadIdx.y \* blockDim.x + threadIdx.x;    
**3、 grid划分成1维，block划分为3维  **  
    int threadId = blockIdx.x \* blockDim.x \* blockDim.y \* blockDim.z    
                       + threadIdx.z \* blockDim.y \* blockDim.x    
                       + threadIdx.y \* blockDim.x + threadIdx.x;    
**4、 grid划分成2维，block划分为1维  **  
    int blockId = blockIdx.y \* gridDim.x + blockIdx.x;    
    int threadId = blockId \* blockDim.x + threadIdx.x;    
**5、 grid划分成2维，block划分为2维 **  
    int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y \* gridDim.x;    
    int threadId = blockId \* (blockDim.x \* blockDim.y)    
                       + (threadIdx.y \* blockDim.x) + threadIdx.x;    
**6、 grid划分成2维，block划分为3维**  
    int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y \* gridDim.x;    
    int threadId = blockId \* (blockDim.x \* blockDim.y \* blockDim.z)    
                       + (threadIdx.z \* (blockDim.x \* blockDim.y))    
                       + (threadIdx.y \* blockDim.x) + threadIdx.x;    
**7、 grid划分成3维，block划分为1维 **  
    int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y \* gridDim.x    
                     + gridDim.x \* gridDim.y \* blockIdx.z;    
    int threadId = blockId \* blockDim.x + threadIdx.x;    
**8、 grid划分成3维，block划分为2维  **  
    int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y \* gridDim.x    
                     + gridDim.x \* gridDim.y \* blockIdx.z;    
    int threadId = blockId \* (blockDim.x \* blockDim.y)    
                       + (threadIdx.y \* blockDim.x) + threadIdx.x;    
**9、 grid划分成3维，block划分为3维**  
    int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y \* gridDim.x    
                     + gridDim.x \* gridDim.y \* blockIdx.z;    
    int threadId = blockId \* (blockDim.x \* blockDim.y \* blockDim.z)    
                       + (threadIdx.z \* (blockDim.x \* blockDim.y))    
                       + (threadIdx.y \* blockDim.x) + threadIdx.x;

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## **dim3数据结构** ##

dim3是CUDA 中一个比较特殊的数据结构，我们可以用这个数据结构创建一个二维的线程块与线程网格。例如在长方形布局的方式中，每个线程块的X 轴方向上开启了32 个线程， Y轴方向上开启了4 个线程。在线程网格上， X 轴方向上有1 个线程块， Y 轴方向有4 个线程块。

dim3 threads_rect(32,4)
    dim3 blocks_rect(1,4)

dim3    blocks(DIM/16,DIM/16);  
dim3    threads(16,16);  
kernel<<<blocks,threads>>>( d->dev\_bitmap, ticks );

[https_blog.csdn.net_gqixf_article_details_80760701]: https://blog.csdn.net/gqixf/article/details/80760701
[20170204230954920]: /images/20220319/72a35282a0ce4730949287450d28069e.png
[Link 1]: https://www.baidu.com/s?wd=%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E8%AE%BE%E8%AE%A1&tn=24004469_oem_dg&rsv_dl=gh_pl_sl_csd
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