一片自留地 Udacity CS344 并行计算入门（二）

magicyang · 2021年03月22日 · 1407 次阅读

从运算开始

1->1 map
多->1/多 gather（求和/求平均，等等）

scatter

gather 的逆操作 scatter,这里得有个图解释下了：

模版 stencil:

Transpose

本节理论化做的很不错的。
在我自己的实际工作中也会经常用到。
主流的神经网络工具：tensorflow 默认的是 NHWC 的数据流，而 pytorch 是 NCHW 的数据流。
不同的排布意味着不同的内存分布。(端侧还是以 NCHW 的排布更多一点，虽然 RGB8888 的排布是 HWC 的，但是神经网络一般运算在 HW 维度重用的概率更高)。

运算类型总结：

GPU 架构：

不同于串行，并行对性能、安全的要求会更高。所以需要了解基础的硬件架构。

SM

这里推荐一篇博文：
https://blog.csdn.net/junparadox/article/details/50540602

并行程序需要并行的内容没有顺序，没有交互：

这也是异构计算产生的原因。O(∩_∩) O
GPU 逻辑运算是不擅长的。

GPU 内部在并行执行的过程中，也会进行约束。

GPU 内存模型：

相比于 CPU 的 L1,L2,L3，GPU 的内存对应 local memory,shared memory,global memory。通常说的显存是 global memory，global memory 可以和 CPU 的内存进行交互。

Barrier

同步的引入：

Barrier:

并行操作会有同步操作

例子：
数组每个元素左移一位：

这里的同步 thread，当所有 thread 结束某行代码后，才会执行后面的代码。
补充一个例子来说明 syncthread:

CUDA

CUDA 正是基于内存、计算、同步而来的架构。

编写并行程序的原则：

在实际的并行计算中，会有两种算子：1.运算密集算子，2.访存密集算子。在实际设计中，这算力和 IO 吞吐量这两个因素是相辅相成的。

减少内存访问时间：

可以看到内存的访问时间也远远小于 host 的访问时间，因此我个人理解：gpu 需要有足够的外部存储存储数据，一次输入一次输出，除此之外不要有和 host 的交互。

这里看一下 cuda 内存的应用：
1.本地内存：

2.全局内存：

注意这里的入参是指针。
主程代码：

3.共享内存：

block 内部的可以通过 shared memory 进行操作，shared memory 的访问比全局内存快。
共享内存会有自己的生命周期，其生命周期就是 block，因此结果数据需要存储在全局内存中。
主程序中的实现和全局内存一致。
内存访问连续最好，因为可以成块预取。现代的计算机都是这样。