OpenCL异构并行计算：原理、机制与优化实践

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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,OpenCL异构并行计算：原理、机制与优化实践,OpenCL异构并行计算：原理、机制与优化实践,序一,01,序一01,序一,序一,序二,02,序二02,序二,序二,1

2、异构并行计算的过去、现状和未来,03,1 异构并行计算的过去、现状和未来03,1 异构并行计算的过去、现状和未来,1.1 单核标量处理器的困境,1.2 多核并行计算与向量化的出现,1.5 本章小结,1.3 异构并行计算的崛起,1.4 异构并行计算的未来(百花齐放),1 异构并行计算的过去、现状和未来1.1 单核标量处理器,LOGO,M.94275.CN,1 异构并行计算的过去、现状和未来,1.1 单核标量处理器的困境,A,B,1.1.2 为什么单核标量处理器性能到达瓶颈,1.1.1 单核标量处理器如何提高性能,LOGOM.94275.CN1 异构并行计算的过去、现状和,1.2 多核并行计算与向

3、量化的出现,1 异构并行计算的过去、现状和未来,1.2.2 为什么会有向量化,1.2.4 多核和向量化的难点,1.2.1 为什么会有多核,1.2.3 如何利用多核和向量化的能力,1.2 多核并行计算与向量化的出现1 异构并行计算的过去,1 异构并行计算的过去、现状和未来,1.3 异构并行计算的崛起,C,B,A,1.3.1 GPGPU的理念,1.3.2 CUDA的崛起,1.3.3 OpenCL横空出世,1 异构并行计算的过去、现状和未来1.3 异构并行计算的,2 OpenCL的基本介绍,04,2 OpenCL的基本介绍04,2 OpenCL的基本介绍,2.1 什么是OpenCL,2.2 Open

4、CL平台模型,2.3 OpenCL执行模型,2.6 OpenCL与CUDA,2.5 OpenCL与OpenGL,2.4 OpenCL存储器模型,2 OpenCL的基本介绍2.1 什么是OpenCL2.,2.7 本章小结,2 OpenCL的基本介绍,2.7 本章小结2 OpenCL的基本介绍,2 OpenCL的基本介绍,2.4 OpenCL存储器模型,2.4.1 存储器区域,2.4.2 存储器对象,2.4.3 共享虚拟存储器,2 OpenCL的基本介绍2.4 OpenCL存储器模型,3 进入OpenCL的世界(矢量加法),05,3 进入OpenCL的世界(矢量加法)05,3 进入OpenCL的世

5、界(矢量加法),3.1 构建示例,3.2 获得OpenCL平台和设备及其属性,3.3 创建上下文和命令队列,3.4 创建程序对象和内核对象,3.5 程序对象,3.6 内核对象,3 进入OpenCL的世界(矢量加法)3.1 构建示例,3 进入OpenCL的世界(矢量加法),3.1 构建示例,3.1.1 Windows平台,3.1.2 Linux平台,3.1.3 OS X平台,3.1.4 矢量加示例,3 进入OpenCL的世界(矢量加法)3.1 构建示例3,LOGO,M.94275.CN,3 进入OpenCL的世界(矢量加法),3.2 获得OpenCL平台和设备及其属性,3.2.1 OpenCL平

6、台,01,3.2.2 OpenCL设备,02,LOGOM.94275.CN3 进入OpenCL的世界(矢,LOGO,M.94275.CN,3 进入OpenCL的世界(矢量加法),3.3 创建上下文和命令队列,A,3.3.1 创建OpenCL上下文,3.3.2 创建命令队列,B,LOGOM.94275.CN3 进入OpenCL的世界(矢,3.5 程序对象,3 进入OpenCL的世界(矢量加法),3.5.2 构建程序对象,3.5.1 创建程序对象,3.5.3 查询和管理程序对象,3.5 程序对象3 进入OpenCL的世界(矢量加法)3,3.6 内核对象,3 进入OpenCL的世界(矢量加法),3.

7、6.2 设置内核参数,3.6.1 创建内核对象,3.6.3 查询和管理内核对象,3.6 内核对象3 进入OpenCL的世界(矢量加法)3,4 OpenCL C语言,06,4 OpenCL C语言06,4 OpenCL C语言,4.1 修饰符,4.2 标量数据类型,4.3 矢量数据类型,4.6 数据拷贝操作,4.5 工作项布局函数,4.4 运算符,4 OpenCL C语言4.1 修饰符4.2 标量数据,4 OpenCL C语言,A,4.7 浮点函数,B,4.8 整数函数,C,4.9 关系函数,D,4.10 杂项矢量函数,E,4.11 同步函数,F,4.12 原子函数,4 OpenCL C语言A4

8、.7 浮点函数B4.8 整,4 OpenCL C语言,D,C,B,A,4.13 图像读/写函数,4.14 工作组函数,4.15 管道函数,4.16 设备队列,E,4.17 本章小结,4 OpenCL C语言DCBA4.13 图像读/写函数,4 OpenCL C语言,4.1 修饰符,C,B,A,4.1.1 地址空间修饰符,4.1.2 函数修饰符,4.1.3 对象访问修饰符,4 OpenCL C语言4.1 修饰符CBA4.1.1,4 OpenCL C语言,4.3 矢量数据类型,A,4.3.1 为什么要有矢量数据类型,4.3.2 矢量数据的使用,B,4 OpenCL C语言4.3 矢量数据类型A4.

9、3.1,4.5 工作项布局函数,4 OpenCL C语言,4.5.1 维度和工作项,4.5.2 工作组,4.5 工作项布局函数4 OpenCL C语言4.5.1,4 OpenCL C语言,4.6 数据拷贝操作,A,4.6.1 矢量数据拷贝,4.6.2 异步拷贝和预取,B,4 OpenCL C语言4.6 数据拷贝操作A4.6.1,4 OpenCL C语言,4.7 浮点函数,4.7.1 数学函数,4.7.2 公共函数,4.7.3 几何函数,4 OpenCL C语言4.7 浮点函数4.7.1 数,4 OpenCL C语言,4.13 图像读/写函数,1,4.13.1 内建图像读函数,2,4.13.2

10、内建无采样器图像读函数,3,4.13.3 内建图像写函数,4,4.13.4 内建图像查询函数,4 OpenCL C语言4.13 图像读/写函数14.1,4.15 管道函数,4 OpenCL C语言,4.15.2 内建工作组管道读/写函数,4.15.1 内建管道读/写函数,4.15.3 内建管道查询函数,4.15 管道函数4 OpenCL C语言4.15.2,4.16 设备队列,4 OpenCL C语言,4.16.1 Blocks语法,4.16.2 设备队列相关函数,4.16.3 子内核存储器可见性,4.16.4 设备队列的使用示例,D,C,A,B,4.16 设备队列4 OpenCL C语言4.

11、16.1,5 OpenCL存储器对象,07,5 OpenCL存储器对象07,5 OpenCL存储器对象,5.2 图像对象和采样器对象,5.4 存储器对象数据传输,5.6 存储器一致性模型,5.1 缓冲区,5.3 管道,5.5 共享虚拟存储器,5 OpenCL存储器对象5.2 图像对象和采样器对象5,5 OpenCL存储器对象,5.7 本章小结,5 OpenCL存储器对象5.7 本章小结,5 OpenCL存储器对象,5.1 缓冲区,5.1.1 分配缓冲区对象,5.1.2 创建子缓冲区对象,5 OpenCL存储器对象5.1 缓冲区5.1.1 分,LOGO,M.94275.CN,5 OpenCL存储

12、器对象,5.2 图像对象和采样器对象,5.2.1 图像对象,5.2.2 采样器对象,5.2.3 图像旋转示例,LOGOM.94275.CN5 OpenCL存储器对象5.,5 OpenCL存储器对象,5.3 管道,5.3.1 创建管道对象,1,5.3.2 管道对象查询,2,5 OpenCL存储器对象5.3 管道5.3.1 创建,5 OpenCL存储器对象,5.4 存储器对象数据传输,1,5.4.1 主机与设备间数据传输,2,5.4.2 存储器对象数据填充,3,5.4.3 存储器对象间数据传输,4,5.4.4 存储器对象映射,5 OpenCL存储器对象5.4 存储器对象数据传输15,LOGO,M.

13、94275.CN,5 OpenCL存储器对象,5.5 共享虚拟存储器,5.5.1 SVM缓冲操作,5.5.2 SVM类型和特性,5.5.3 相关示例,LOGOM.94275.CN5 OpenCL存储器对象5.,LOGO,M.94275.CN,5 OpenCL存储器对象,5.6 存储器一致性模型,1,5.6.1 存储器次序规则,3,5.6.3 栅栏操作的存储器次序规则,5,5.6.5 主机端与设备端命令的存储器次序规则,2,5.6.2 原子操作的存储器次序规则,4,5.6.4 工作组函数的存储器次序规则,6,5.6.6 关于存储器次序在实际OpenCL计算设备中的实现,LOGOM.94275.C

14、N5 OpenCL存储器对象5.,6 OpenCL同步及事件机制,08,6 OpenCL同步及事件机制08,6 OpenCL同步及事件机制,A,E,D,F,B,C,6.2 OpenCL事件机制,6.3 原子操作,6.5 工作组间同步,6.4 局部存储器与全局存储器间的异步拷贝,6.6 本章小结,6.1 主机端的OpenCL同步,6 OpenCL同步及事件机制AEDFBC6.2 Ope,6.2 OpenCL事件机制,6 OpenCL同步及事件机制,6.2.2 内核程序中的同步,6.2.1 对OpenCL事件的标记和栅栏,6.2.3 工作组内同步,6.2 OpenCL事件机制6 OpenCL同步及

15、事件机,6 OpenCL同步及事件机制,6.3 原子操作,A,B,6.3.2 OpenCL 2.0中的原子操作,6.3.1 OpenCL 1.2中的原子操作,6 OpenCL同步及事件机制6.3 原子操作AB6.3,7 OpenCL与OpenGL互操作,09,7 OpenCL与OpenGL互操作09,7 OpenCL与OpenGL互操作,7.1 从一个OpenGL上下文来创建OpenCL上下文,7.2 OpenCL使用OpenGL共享的缓存对象,7.3 OpenCL使用OpenGL纹理数据,7.4 OpenCL共享OpenGL渲染缓存,7.5 从一个OpenCL存储器对象查询OpenGL对象信

16、息,7.6 访问共享对象的OpenCL与OpenGL之间的同步,7 OpenCL与OpenGL互操作7.1 从一个Ope,7 OpenCL与OpenGL互操作,7.7 本章小结,7 OpenCL与OpenGL互操作7.7 本章小结,8 OpenCL到主流GPU处理器的映射,10,8 OpenCL到主流GPU处理器的映射10,8 OpenCL到主流GPU处理器的映射,8.1 AMD家族GPU,8.2 NVIDIA CUDA兼容的GPU,8.3 ARM Mali GPU架构,8.4 本章小结,8 OpenCL到主流GPU处理器的映射8.1 AMD家,8 OpenCL到主流GPU处理器的映射,8.1 AMD家族GPU,8.1.1 AMD Cayman架构GPU,8.1.2 AMD GCN架构的GPU,8 OpenCL到主流GPU处理器的映射8.1 AMD家,LOGO,M.94275.CN,8 OpenCL到主流GPU处理器的映射,8.2 NVIDIA CUDA兼容的GPU,8.2.1 NVIDIA GPU架构的执行模型,8.2.2 NVIDIA GPU的全局存储器,8.2.3 NVIDIA