CUDA By Example笔记--常量内存与事件

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目录

1--常量内存

2--事件

3--光线跟踪实例

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1--常量内存

        CUDA C支持使用常量内存，其用于保存核函数执行期间不发生变化的数据；使用常量内存可以有效节省内存带宽，其原因在于：

        对常量内存的单次读操作可以广播到其他临近的线程，节约临近线程的读取操作；

        常量内存的数据将被缓存，对相同地址的连续读操作不会产生额外的内存通信量；

        在CUDA架构中，线程束是指一个包含32个线程的集合；当处理常量内存时，NVIDIA硬件将单次内存读取操作广播到半线程束中（16个线程）；当半线程束的每个线程都从常量内存相同地址读取数据时，GPU只会产生一次读取请求并将数据广播到每个线程中；因此，当从常量内存中读取大量数据时，产生的内存流量仅为使用全局变量的1/16；

// 在变量前面加上__constant__修饰符来声明常量内存
// 将常量内存从主机内存复制到 GPU 中，使用cudaMemcpyToSymbol()

2--事件

        CUDA事件的本质是一个 GPU 时间戳，其在用户指定的时间点上被记录；

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// 使用 cudaEvent_t 声明事件
cudaEvent_t start;
// 使用 cudaEventCreate() 记录事件
cudaEventCreate(&start);
// 使用 cudaEventRecord() 记录事件
cudaEventRecord(start, 0)

        统计一段代码的执行时间，需要创建一个起始事件和一个结束事件：

cudaEvent_t start, stop;
cudaEventCreate(&start);
cudaEventCreate(&stop);
cudaEventRecord(start, 0);

// Code..

cudaEventRecord(stop, 0);
cudaEventSynchronize(stop);

cudaEventSynchronize() 用于事件同步，其阻塞后面的语句直到事件结束；

3--光线跟踪实例

#include "cuda.h"
#include "../common/book.h"
#include "../common/cpu_bitmap.h"

#define DIM 1024
#define rnd( x ) (x * rand() / RAND_MAX)
#define INF     2e10f

struct Sphere {
    float   r,b,g;
    float   radius;
    float   x,y,z;
    __device__ float hit( float ox, float oy, float *n ) {
        float dx = ox - x;
        float dy = oy - y;
        if (dx*dx + dy*dy < radius*radius) {
            float dz = sqrtf( radius*radius - dx*dx - dy*dy );
            *n = dz / sqrtf( radius * radius );
            return dz + z;
        }
        return -INF;
    }
};
#define SPHERES 20

__constant__ Sphere s[SPHERES];

__global__ void kernel( unsigned char *ptr ) {
    // map from threadIdx/BlockIdx to pixel position
    int x = threadIdx.x + blockIdx.x * blockDim.x;
    int y = threadIdx.y + blockIdx.y * blockDim.y;
    int offset = x + y * blockDim.x * gridDim.x;
    float   ox = (x - DIM/2);
    float   oy = (y - DIM/2);

    float   r=0, g=0, b=0;
    float   maxz = -INF;
    for(int i=0; i<SPHERES; i++) {
        float   n;
        float   t = s[i].hit( ox, oy, &n );
        if (t > maxz) {
            float fscale = n;
            r = s[i].r * fscale;
            g = s[i].g * fscale;
            b = s[i].b * fscale;
            maxz = t;
        }
    } 

    ptr[offset*4 + 0] = (int)(r * 255);
    ptr[offset*4 + 1] = (int)(g * 255);
    ptr[offset*4 + 2] = (int)(b * 255);
    ptr[offset*4 + 3] = 255;
}

// globals needed by the update routine
struct DataBlock {
    unsigned char   *dev_bitmap;
};

int main( void ) {
    DataBlock   data;
    // capture the start time
    cudaEvent_t     start, stop;
    HANDLE_ERROR( cudaEventCreate( &start ) );
    HANDLE_ERROR( cudaEventCreate( &stop ) );
    HANDLE_ERROR( cudaEventRecord( start, 0 ) );

    CPUBitmap bitmap( DIM, DIM, &data );
    unsigned char   *dev_bitmap;

    // allocate memory on the GPU for the output bitmap
    HANDLE_ERROR( cudaMalloc( (void**)&dev_bitmap,
                              bitmap.image_size() ) );

    // allocate temp memory, initialize it, copy to constant
    // memory on the GPU, then free our temp memory
    Sphere *temp_s = (Sphere*)malloc( sizeof(Sphere) * SPHERES );
    for (int i=0; i<SPHERES; i++) {
        temp_s[i].r = rnd( 1.0f );
        temp_s[i].g = rnd( 1.0f );
        temp_s[i].b = rnd( 1.0f );
        temp_s[i].x = rnd( 1000.0f ) - 500;
        temp_s[i].y = rnd( 1000.0f ) - 500;
        temp_s[i].z = rnd( 1000.0f ) - 500;
        temp_s[i].radius = rnd( 100.0f ) + 20;
    }
    HANDLE_ERROR( cudaMemcpyToSymbol( s, temp_s, 
                                sizeof(Sphere) * SPHERES) );
    free( temp_s );

    // generate a bitmap from our sphere data
    dim3    grids(DIM/16,DIM/16);
    dim3    threads(16,16);
    kernel<<<grids,threads>>>( dev_bitmap );

    // copy our bitmap back from the GPU for display
    HANDLE_ERROR( cudaMemcpy( bitmap.get_ptr(), dev_bitmap,
                              bitmap.image_size(),
                              cudaMemcpyDeviceToHost ) );

    // get stop time, and display the timing results
    HANDLE_ERROR( cudaEventRecord( stop, 0 ) );
    HANDLE_ERROR( cudaEventSynchronize( stop ) );
    float   elapsedTime;
    HANDLE_ERROR( cudaEventElapsedTime( &elapsedTime,
                                        start, stop ) );
    printf( "Time to generate:  %3.1f ms\n", elapsedTime );

    HANDLE_ERROR( cudaEventDestroy( start ) );
    HANDLE_ERROR( cudaEventDestroy( stop ) );

    HANDLE_ERROR( cudaFree( dev_bitmap ) );

    // display
    bitmap.display_and_exit();
}