opencl:c++接口(cl.hpp)利用cl::LocalSpaceArg设置__local 参数

本文介绍在OpenCL中定义和使用本地内存数组的两种方法:编译期静态定义和运行时动态指定。详细解释了如何通过cl::Kernel::setArg函数设置本地内存参数,并介绍了LocalSpaceArg结构的作用。

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当我们需要在kernel中使用local memory数组的时候,有两种方式定义local 数组
第一种,编译期静态定义,这是比较普通的使用方式,如下代码,这种方式,在编译期就分配了local 数组的大小。

#define LOCAL_ARRAY_SIZE 64 // LOCAL_ARRAY_SIZE 可以通过编译选项-D在编译的时候定义
__kernel void test_kernel(
		
 ){
	 __local int local_buf[LOCAL_ARRAY_SIZE];
	DEBUG_LOG("(%d,%d)\n",get_local_size(0),get_local_size(1));
}

第二种,kernel运行时指定,如下代码,:

__kernel void test_kernel(
		__local int *local_buf
 ){
	DEBUG_LOG("(%d,%d)\n",get_local_size(0),get_local_size(1));
}

在调用kernel的时候,通过clSetKernelArg(参见 [clSetKernelArg官方说明][1])指定数组的大小
这里写图片描述
请注意,根据上面clSetKernelArg的参数说明(红线标记部分),当对于地址修饰符为__local的参数,arg_value指针必须为NULL。
使用opencl的C接口时,这都不是事儿。但是如果使用opencl的C++接口,如何用cl::Kernel::setArg成员函数,设置一个有长度却指针为nullptr的参数呢?这是个不可能完成的任务嘛。
下面是cl::Kernel::setArg的代码

    template <typename T>
    cl_int setArg(cl_uint index, const T &value)
    {
        return detail::errHandler(
            ::clSetKernelArg(
                object_,
                index,
                detail::KernelArgumentHandler<T>::size(value),
                detail::KernelArgumentHandler<T>::ptr(value)),
            __SET_KERNEL_ARGS_ERR);
    }

opencl在设计c++接口的时候已经考虑到了这一点,所以提供了一个LocalSpaceArg结构对象用于local地址空间指针参数的设置。
下面代码是LocalSpaceArg的定义,非常简单,就只有一个size_t,指定要分配的local memory字节数。

//! \brief Local address wrapper for use with Kernel::setArg
struct LocalSpaceArg
{
    ::size_t size_;
};
/*! Local
 * \brief Helper function for generating LocalSpaceArg objects.
 */
inline LocalSpaceArg
Local(::size_t size)
{
    LocalSpaceArg ret = { size };
    return ret;
}
// Local函数用于返回一个LocalSpaceArg对象

所以使用opencl C++接口时,设置__local参数,
只需要将要分配的local memory的长度值,封装在LocalSpaceArg结构中再调用cl::Kernel::setArg就成了,
如下:

cl::Kernel kernel;
kernel.setArg(0,cl::LocalSpaceArg{512});//分配512字节的local memory
//也可以使用cl::Local创建cl::LocalSpaceArg对象
kernel.setArg(0,cl::Local(512));//分配512字节的local memory

注意:
当使用这种方式动态分配local memory的时候,因为无法确定local memory的使用量,所以在使用CodeXL进行kernel代码静态分析的时候,只能假设使用了全部local memory,所以有效并发约束(Effective concurrency constraint)永远显示为1

这里写图片描述
[1]:https://www.khronos.org/registry/cl/sdk/1.2/docs/man/xhtml/clSetKernelArg.html

03-26
### OpenCL简介 OpenCL(Open Computing Language)是一种用于异构平台并行编程的标准框架,支持跨CPU、GPU及其他处理器的通用计算[^1]。它由Khronos Group维护,广泛应用于高性能计算领域。 --- ### OpenCL入门教程概述 #### 1. 基本概念 OpenCL的核心组件包括以下几个部分: - **上下文(Context)**:定义一组设备以及这些设备共享的对象集合。 - **命令队列(Command Queue)**:管理主机发送到特定设备的任务序列。 - **内存对象(Memory Object)**:表示数据缓冲区或图像。 - **核函数(Kernel Function)**:运行在设备上的可执行代码片段[^3]。 #### 2. 编程流程 典型的OpenCL应用程序开发过程分为以下几步: 1. 初始化OpenCL环境,加载设备和创建上下文。 2. 创建命令队列以提交任务给目标设备。 3. 准备输入/输出数据缓冲区。 4. 加载并编译包含核函数的源码文件。 5. 调用`clCreateKernel`生成核函数对象。 6. 设置核函数参数并通过命令队列调度其执行。 7. 获取结果并将资源释放。 以下是简单的初始化头文件设计思路[^2]: ```c++ // CL_init.h #ifndef CL_INIT_H #define CL_INIT_H extern cl_context context; extern cl_command_queue queue; void init_opencl(const char* source_code); #endif ``` 对应的实现可能如下所示: ```cpp // CL_init.cpp #include "CL_init.h" #include <CL/cl.hpp> cl_context context; cl_command_queue queue; void init_opencl(const char* source_code) { // 设备检测与上下文建立逻辑... } ``` 这种模块化方法有助于减少重复工作量,并使项目结构清晰易懂。 --- ### 使用案例分析 #### 向量加法示例 这是最经典的OpenCL应用之一,展示了如何利用多线程加速基本数值操作。假设我们有两组长度相同的数组A和B,希望得到它们对应位置元素之和存入C中,则完整的解决方案涉及多个阶段: ##### 主机端代码 (Host Code) ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <CL/cl.h> int main() { size_t global_size, local_size; int err; // Step A: Prepare data & allocate memory on host side. const int N = 1 << 20; // Number of elements to process. float *h_A = (float*)malloc(N*sizeof(float)); float *h_B = (float*)malloc(N*sizeof(float)); float *h_C = (float*)malloc(N*sizeof(float)); for(int i=0;i<N;i++) { h_A[i]=i; h_B[i]=N-i;} // ... More initialization steps omitted here. // Create program from the source code and build it into binary form. FILE *fp=fopen("vector_add_kernel.cl","r"); fseek(fp , 0 , SEEK_END); long fileSize=ftell(fp); rewind(fp); char *sourceCode=(char *)malloc(fileSize+1); fread(sourceCode,fileSize,1,fp); fclose(fp); cl_program prog=clCreateProgramWithSource(...); // Arguments skipped due brevity. err=clBuildProgram(prog,...); // Generate kernel object based off 'vecAdd' definition inside our .cl file. cl_kernel vecadd=clCreateKernel(prog,"vecAdd",&err)[^3]; // Configure arguments passed down towards device-side execution path. clSetKernelArg(vecadd,0,sizeof(cl_mem),&d_A); ... free(h_A);free(h_B);free(h_C); return EXIT_SUCCESS; } ``` 上述例子省略了一些细节处理环节,实际部署时需注意错误检查机制完善程度。 --- ###
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