GPU编程 CUDA C++ 使用GPU的多线程进行长向量的快速加法

本文展示了如何使用CUDA进行GPU加速的长向量加法操作,通过三种不同的核函数实现——返回值、指针和引用,讨论了设备端的计算和主机端的数据传输。代码示例中包含了内存分配、数据传输以及错误检查的过程。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

以GPU中的长向量的快速加法为例,展示CUDA程序的基本框架:

三种不同传值方式的核函数:

        1. 返回值

        2. 使用指针

        3.使用引用

#include <math.h>
#include <stdio.h>

const double EPSILON = 1.0e-15;
const double a = 1.23;
const double b = 2.34;
const double c = 3.57;
void __global__ add1(const double *x, const double *y, double *z, const int N);
void __global__ add2(const double *x, const double *y, double *z, const int N);
void __global__ add3(const double *x, const double *y, double *z, const int N);
void check(const double *z, int N);

int main(void)
{
    const int N = 100000001;
    const int M = sizeof(double) * N;
    double *h_x = (double*) malloc(M);
    double *h_y = (double*) malloc(M);
    double *h_z = (double*) malloc(M);

    for (int n = 0; n < N; ++n)
    {
        h_x[n] = a;
        h_y[n] = b;
    }

    double *d_x, *d_y, *d_z;
    cudaMalloc((void **)&d_x, M);
    cudaMalloc((void **)&d_y, M);
    cudaMalloc((void **)&d_z, M);
    cudaMemcpy(d_x, h_x, M, cudaMemcpyHostToDevice);
    cudaMemcpy(d_y, h_y, M, cudaMemcpyHostToDevice);

    const int block_size = 128;
    const int grid_size = (N + block_size - 1) / block_size;

    add1<<<grid_size, block_size>>>(d_x, d_y, d_z, N);
    cudaMemcpy(h_z, d_z, M, cudaMemcpyDeviceToHost);
    check(h_z, N);

    add2<<<grid_size, block_size>>>(d_x, d_y, d_z, N);
    cudaMemcpy(h_z, d_z, M, cudaMemcpyDeviceToHost);
    check(h_z, N);

    add3<<<grid_size, block_size>>>(d_x, d_y, d_z, N);
    cudaMemcpy(h_z, d_z, M, cudaMemcpyDeviceToHost);
    check(h_z, N);

    free(h_x);
    free(h_y);
    free(h_z);
    cudaFree(d_x);
    cudaFree(d_y);
    cudaFree(d_z);
    return 0;
}

double __device__ add1_device(const double x, const double y)
{
    return (x + y);
}

void __device__ add2_device(const double x, const double y, double *z)
{
    *z = x + y;
}

void __device__ add3_device(const double x, const double y, double &z)
{
    z = x + y;
}

void __global__ add1(const double *x, const double *y, double *z, const int N)
{
    const int n = blockDim.x * blockIdx.x + threadIdx.x;
    if (n < N)
    {
        z[n] = add1_device(x[n], y[n]);
    }
}

void __global__ add2(const double *x, const double *y, double *z, const int N)
{
    const int n = blockDim.x * blockIdx.x + threadIdx.x;
    if (n < N)
    {
        add2_device(x[n], y[n], &z[n]);
    }
}


void __global__ add3(const double *x, const double *y, double *z, const int N)
{
    const int n = blockDim.x * blockIdx.x + threadIdx.x;
    if (n < N)
    {
        add3_device(x[n], y[n], z[n]);
    }
}

void check(const double *z, const int N)
{
    bool has_error = false;
    for (int n = 0; n < N; ++n)
    {
        if (fabs(z[n] - c) > EPSILON)
        {
            has_error = true;
        }
    }
    printf("%s\n", has_error ? "Has errors" : "No errors");
}

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