CUDA笔记之一：实践编程篇

这两天想看看GPU编程的东西，可是资料太稀少了，NVIDIA公司出的那个倒霉文档根本没法入门。现在算是东拉西扯的找到了一些资料，入了点门。先写点笔记吧，等有时间了，写个完整的pdf出来，和大家共享。

1 硬件架构
   CUDA编程中，习惯称CPU为Host，GPU为Device。

2 并行模型
   Thread：并行基本单位
   Block：相互合作的一组线程。可以彼此同步，快速交换数据，最多可以512个线程
   Grid：一组Block，有共享全局内存
   Kernel：在GPU上执行的程序，一个Kernel对应一个Grid

  Block和Thread都有各自的ID，记作blockIdx（1D，2D），threadIdx（1D，2D，3D）
   Block和Thread还有Dim，即blockDim与threadDim. 他们都有三个分量x，y，z
   线程同步：void __syncthreads(); 可以同步一个Block内的所有线程

3 存储层次
   per-thread register                             1 cycle
   per-thread local memory                     slow
   per-block shared memory                   1 cycle
   per-grid global memory                       500 cycle,not cached!!
   constant and texture memories            500 cycle, but cached and read-only
   分配内存：cudaMalloc，cudaFree，它们分配的是global memory
   Hose-Device数据交换：cudaMemcpy

  

4 变量类型
   __device__：GPU的global memory空间，grid中所有线程可访问
   __constant__：GPU的constant memory空间，grid中所有线程可访问
   __shared__：GPU上的thread block空间，block中所有线程可访问
  local：位于SM内，仅本thread可访问

   在编程中，可以在变量名前面加上这些前缀以区分。

5 数据类型
   内建矢量：int1，int2，int3，int4，float1，float2， float3，float4 ...
   纹理类型：texturetexRef;
   内建dim3类型：定义grid和block的组织方法。
   例如：
   dim3 dimGrid(2, 2);
   dim3 dimBlock(4, 2, 2);
   kernelFoo<<>>(argument);

6  CUDA函数定义

    __device__：执行于Device，仅能从Device调用。
        限制：不能用&取地址；不支持递归；不支持static variable；不支持可变长度参数
    __global__ void： 执行于Device，仅能从Host调用。此类函数必须返回void
    __host__：执行于Host，仅能从Host调用

    在执行kernel函数时，必须提供execution configuration，即<<<....>>>的部分。

    例如：
           __global__ void KernelFunc(...);
           dim3 DimGrid(100, 50); // 5000 thread blocks
           dim3 DimBlock(4, 8, 8); // 256 threads per block
           size_t SharedMemBytes = 64; // 64 bytes of shared memory
           KernelFunc<<< DimGrid, DimBlock, SharedMemBytes >>>(...);

7  CUDA包含一些数学函数，如sin，pow等。每一个函数包含有两个版本，例如正弦函数sin，一个普通版本sin，另一个不精确但速度极快的__sin版本。

8 内置变量
   gridDim, blockIdx, blockDim, threadIdx, wrapsize. 这些内置变量不允许赋值的

9 编写程序

   目前CUDA仅能良好的支持C，在编写含有CUDA代码的程序时，首先要导入头文件cuda_runtime_api.h。文件名后缀为.cu，使用nvcc编译器编译。本来想在这里给出些源码的，但是源码教程，以后单独开一个文章在说吧。