GPU的硬件架构

工科扫地僧2024-01-04 8:28

SM: streaming Multiprocessor 流多处理器

sm里面有多个(sp)cuda core

32个线程称为一个warp，一个warp是一个基本执行单元

抽象概念：grid 网格 block 块 thread 线程

块中的线程大小是有讲究的，关乎到资源的调度，一般是128，256，512并且是32的倍数

Device：指的是 GPU 芯片。Grid：对应 Device 级别的调度单位，一组block，一个grid中的block可以在多个SM中执行。Block：对应 SM（Streaming Multiprocessor）级别的调度单位，一组thread，同block中的thread可以协作。Thread：对应 CUDA Core 级别的调度单位，最小执行单元。

一个 thread 一定对应一个 CUDA Core，但是CUDA Core可能对应多个 thread。一个Block内的线程一定会在同一个SM（Streaming Multiprocessor，注意不是后面经常提到的Shared Memory）内，一个SM可以运行多个Block。每一个block内的thread会以warp为单位进行运算，一个warp对应一条指令流，一个warp内的thread是真正同步的，同一个warp内的thread可以读取其他warp的值

c 复制代码

dim3 grid(3, 2);
dim3 block(5, 3);
kernel_fun<<< grid, block >>>(prams...);

cuda的内存模型

典型的CUDA程序的执行流程如下：

分配host内存，并进行数据初始化；
分配device内存，并从host将数据拷贝到device上；
调用CUDA的核函数在device上完成指定的运算；
将device上的运算结果拷贝到host上；
释放device和host上分配的内存。

核函数用__global__符号声明，在调用时需要用<<<grid, block>>>来指定kernel要执行的线程数量

在CUDA中，每一个线程都要执行核函数，并且每个线程会分配一个唯一的线程号thread ID，这个ID值可以通过核函数的内置变量threadIdx来获得。

global ：在device上执行，从host中调用（一些特定的GPU也可以从device上调用），返回类型必须是void，不支持可变参数参数，不能成为类成员函数。注意用__global__定义的kernel是异步的，这意味着host不会等待kernel执行完就执行下一步。
device ：在device上执行，单仅可以从device中调用，不可以和__global__同时用。
host：在host上执行，仅可以从host上调用，一般省略不写，不可以和__global__同时用，但可和__device__，此时函数会在device和host都编译