详解 CUDA By Example 中的 Julia Set 绘制GPU优化

fishmath

于 2020-02-06 00:13:45 发布

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分类专栏：并行计算学习文章标签： c++ cuda opengl

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43260254/article/details/104189646

笔者测试环境VS2019。

基本介绍

原书作者引入Julia Sets意在使用GPU加速图形的绘制。Julia Set 是指满足下式迭代收敛的复数集合
$Z_{n+1}=Z_{n}^2+C$

环境配置

跑这个例子的主要困难应该在于配置环境。这个程序依赖于openGL中的glut库。由于VS2019的整个软件架构发生了很大变化，一些链接库和头文件的位置都发生了改变，因此一些文章中的配置方法失效了。
首先我们需要获取glut库的头文件以及动态链接库。点击这里cg-toolkit获取。
安装成功之后，找到C:\Program Files (x86)\NVIDIA Corporation\Cg。注意勾选安装选项的x64相关应用。
将其中的lib文件夹中的_glut32.lib_复制到C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Lib\10.0.18362.0\ucrt\x86
将其中的lib.x64文件夹中的glut32.lib复制到C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Lib\10.0.18362.0\ucrt\x64并且重命名其为glut64.lib
笔者运行的是64位系统，就将bin.x64中的_glut32.dll_复制到C:\Windows\System32下在这里下载头文件。
下载完成之后，将头文件拷贝到C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Include\10.0.18362.0\ucrt。并建立文件夹GL把它们包括起来。

提示，核心是找到C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10，不要在Microsoft Visual Studio文件夹里浪费时间。后面的10.0.18362.0根据版本不同可能不一致，具体问题具体分析。

这个代码还需要一些别的头文件。如gl_helper.h, book.h, cpu_bitmap.h 等。
在这里下载后复制到C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v10.2\include

主要代码

CPU Julia Set

RGBA模式中，每一个像素会保存以下数据：R值（红色分量）、G值（绿色分量）、B值（蓝色分量）和A值（alpha分量）。其中红、绿、蓝三种颜色相组合，就可以得到我们所需要的各种颜色，而alpha不直接影响颜色，它的含义是透明度。1下面是纯粹CPU中的代码，基本的注释在代码中

#include "cuda_runtime.h"
#include "device_launch_parameters.h"
#include "device_functions.h"
#include "device_atomic_functions.h"
#include <cuda.h>
#include "book.h"
#include <cpu_bitmap.h>
#include <stdio.h>

#define DIM 1000        //图像的像素边长大小

struct cuComplex
{
   
   
    float r;
    float i;
    cuComplex(float a, float b) : r(a), i(b) {
   
   }
    float magnitude2() {
   
    return r * r + i * i;