OPENCL之学习手记（chapter2）以及平台搭建和程序执行步骤

最新推荐文章于 2025-07-07 10:38:52 发布

Snail_Walker

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分类专栏： Embedded System 文章标签：学习手记 opencl

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本文介绍了OpenCL的学习要点，包括OpenCL标准、执行模型、内存模型和编程模型。重点讲述了OpenCL程序的执行步骤，从发现初始化平台、设备，到创建上下文、命令队列，再到数据缓冲区、kernel的创建与执行，最后读取结果并释放资源。

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OpenCL标准（OpenCL standard）：

OpenCL定义了含有C++的C的API接口，可以用于绑定第三方语言：Java，python，.NET。OpenCL C严格执行了C99的标准！

OpenCL说明（OpenCL specification）：

OpenCL包括四个部分：

1、平台模型：有主机和设备（设备上就是跑OpenCL）。在设备上跑的OpenCL代码就叫做kernels。

2、执行模型：定义了OpenCL在主机上的环境配置以及kernel在设备上如何执行。包括了诸如在主机上创建一个OpenCL项目，提供主机-设备交互，并且定义了在设备上执行kernel时的并发模型。

3、内存模型：定义了kernel使用的抽象内存层次，即使在真的内存架构下。内存模型与GPU内存层次很接近。

4、编程模型：定义了映射到物理硬件的并发模型。

OpenCL的执行模型和kernel：

一个普通的向量加法：

// Perform an element-wise addition of A and B and store in C.
// There are N elements per array.
void vecadd(int *C, int* A, int *B, int N) {
for(int i ¼ 0; i < N; i++) {
C[i] = A[i] + B[i];
}
}

对于多核处理器的做法是：（strip mining）

// Perform and element-wise addition of A and B and store in C.
// There are N elements per array and NP CPU cores.
void vecadd(int *C, int* A, int *B, int N, int NP, int tid) {
int ept ¼ N/NP; // elements per thread
for(int i = tid*ept; i < (tid+1)*ept; i++) {
C[i] = A[i] + B[i];
}
}

OpenCL的做法：（work-item，n维排序）

// Perform an element-wise addition of A and B and store in C
// N work-items will be created to execute this kernel.
__kernel
void vecadd(__global int *C, __global int* A, __global int *B) {
int tid ¼ get_global_id(0); // OpenCL intrinsic function
C[tid] ¼ A[tid] + B[tid];
}

size_t indexSpaceSize[3]={1024, 1, 1}; //size_t就是定义了该维的大小

Work item swith in a work group have a special relationship with one another:They can perform barrier operations to synchronize and they have access to a shared memory address space.

size_t workGroupSize[3]={64, 1, 1};如果每个数组的大小是1024，那么就会有1024/64 = 16个group

OpenCL的平台和设备：

设备是计算单元，可以随便变化的

OpenCL的执行环境：

cl_int
clGetPlatformIDs(cl_uint num_entries,
cl_platform_id *platforms,
cl_uint *num_platforms)

OpenCL的内存模型：

OpenCL的kernel的书写：

AMD OPENCL的SDK： http://developer.amd.com/tools-and-sdks/

入门教程：（非常好用）http://www.kimicat.com/opencl-1/zai-windows-xia-shi-yong-opencl

接下来就说一下OpenCL的程序的执行步骤步骤：

翻译出来就是：

（1）Discover and initialize the platforms调用两次clGetPlatformIDs函数，第一次获取可用的平台数量，第二次获取一个可用的平台。
（2）Discover and initialize the devices调用两次clGetDeviceIDs函数，第一次获取可用的设备数量，第二次获取一个可用的设备。
（3）Create a context(调用clCreateContext函数）上下文context可能会管理多个设备device。

（4）Create a command queue(调用clCreateCommandQueue函数）一个设备device对应一个command queue。
上下文conetxt将命令发送到设备对应的command queue，
设备就可以执行命令队列里的命令。
（5）Create device buffers(调用clCreateBuffer函数）
Buffer中保存的是数据对象，就是设备执行程序需要的数
据保存在其中。Buffer由上下文conetxt创建，这样上下文管理的多个设备就会共享Buffer中的数据。

（6）Write host data to device buffers：(调用clEnqueueWriteBuffer函数）
（7）Create and compile the program：创建程序对象，程序对象就代表你的程序源文件或者二进制代码数据。
（8）Create the kernel(调用clCreateKernel函数）：根据你的程序对象，生成kernel对象，表示设备程序的
入口。
（9）Set the kernel arguments(调用clSetKernelArg函数）

（10）Configure the work-item structure(设置worksize）：配置work-item的组织形式（维数，group组成等）
（11）Enqueue the kernel for execution：(调用clEnqueueNDRangeKernel函数）将kernel对象，以及 work-item参数放入命令队列中进行
执行。
（12）Read the output buffer back to the host：(调用clEnqueueReadBuffer函数）
（13）Release OpenCL resources：（至此结束整个运行过程）