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CUDA笔记

nvidia-smi 命令使用

nvidiasmi -q：查询GPU详细信息；
nvidia-smi -q -l 0：查询特定GPU详细信息；
nvidia-smi -q -l 0 -d MEMORY：显示GPU特定信息；
nvidia-smi -h：英伟达的帮助命令。

Cuda 程序

CUDA 核函数
注意事项：
1、核函数在 GPU 上进行并行执行；
2、注意：
（1） 核函数必须有 gloabl 进行修饰，限定词 global 修饰;
（2）返回值必须是 void;
3、形式：
（1）global void kernel_function(argument arg)
{
printf(“Hello World from the GPU! \n”);// gpu 的输出只能使用 printf 函数
}
（2）void global kernel_function(argument arg)
{
printf(“Hello World from the GPU! \n”);// gpu 的输出只能使用 printf 函数
}
核函数不同于其他函数的注意事项：

• 核函数只能访问 GPU 内存；（不能访问 CPU 内存 (host)，只能访问 GPU 内存 (device)）
• 核函数不能使用变长参数；（需要明确参数的个数）
• 核函数不能使用静态变量；
• 核函数不能使用函数指针；
• 核函数具有异步性（由于 cpu 和 gpu 之间是异构的，所以 cpu 不会了解 gpu 线程是否执行完毕，需要显示的调用同步函数）。

CUDA 程序编写流程：

	int main(void){主机代码；核函数调用；主机代码；return 0；}
注意：核函数不支持 C++ 的 iostream。

cuda 代码：

// 文件命名后缀  **.cu
# include <stdio.h>
__global__ void hello_from_gpu()
{printf("Hello World from the GPU! \n");
}int main(void)
{hello_from_gpu<<<4, 4>>>();  // 第一个指的是线程块 blocks（x, y, z），第二个指的是每个线程块threads(x, y, z)cudaDeviceSynchronize();return 0;
}

CUDA 线程模型

线程模型结构：

• 线程模型的重要概念：
  （1）grid：网格； （2）block 线程块。
• 线程分块是逻辑上的划分，物理上线程部分块；
• 配置线程 <<<grid_size, block_size>>>
• 最大允许线程块大小：1024
  最大允许网格大小：2^31 - 1 （针对一维网格）

一维的线程模型

• 每个线程在核函数中都有唯一的身份标识；
• 每个线程的唯一标识由这两个<<< grid_size, block_size>>>确定；grid_size，block_size 保存在内建变量（build-in varibale）, 目前考虑的是唯一的情况：
  （1）gridDim.x：该变量的数值等于执行配置中变量grid_size的值；
  （2）blockDim.x：该变量的数值等于执行配置文件中变量 block_size 的值。
• 线程索引保存成内建变量（build-in variable）:
  （1）blockIdx.x：该变量指定一个线程在一个网格中的线程块索引值，范围是0 ～ gridDim.x - 1；
  （2）threadIdx.x：该变量指定一个线程在一个线程块中的线程索引值，范围是0 ～ blockDim.x - 1；

代码：

# include <stdio.h>__global__ void hello_from_gpu(){const int bid = blockIdx.x;const int tid = threadIdx.x;const int id = threadIdx.x + blockIdx.x *  blockDim.xprintf(" Hello Wordl from block %d and thread %d, global id %d! \n", blockIdx.x, threadIdx.x, id);}int main(void){hello_from_gpu<<<4, 4>>>();cudaDeviceSynchrinize();}

推广到多维线程

1、CUDA 可以组织三维的网格和线程块；
2、blockIdx 和 threadIdx 是类型为 uint3 的变量，该类型是一个结构体，具有（x, y, z）三个成员：
blockIdx.x; blockIdx.y; blockIdx.z
threadIdx.x; threadIdx.y; threadIdx.z
注意：内建变量只在核函数中有用，且无需定义！

定义多维网格和线程块

dim3 grid_size(Gx, Gy, Gz);
dim3 block_size(Bx, By, Bz);

多维网格和线程块的限制条件

• 网格大小限制：
  gridDim.x 最大值： 2^31 - 1;
  gridDim.y 最大值： 2^31 - 1;
  gridDim.z 最大值： 2^16 - 1;
• 线程块大小的限制：
  blockDim.x 最大值：1024；
  blockDim.y 最大值：1024；
  blockDim.z 最大值：64；
  注意：线程总数不能超过1024；