CUDA學習3 優化部分

基本概念

記憶體延遲掩藏

這裡我們假設乙個warp中線程數為2（實際不一定，如tesla為32個），有兩種規約的方式，左邊這種是採取鄰接的配對方式，右邊這種採用的是交錯的配對方式。

從圖中我們可以看出，如果採用右邊這種配對方式，那麼在第一次配對完成之後我們就可以釋放出一半的warp，效能相比第一種方式有所提公升。

下面是**實現：

由於每個warp中的執行緒都是天然同步的，所以我們在設計演算法的時候最好不要讓他們產生分支（執行緒束分化）

同樣以上面的圖為例子來講述，左邊我們可以看到在第一輪配對之後就發生了執行緒束分化，也就是說對於同乙個warp中的執行緒，有的需要進行下一步的配對而有的則不需要，這樣就會產生效能的浪費。

而在右邊的圖里我們可以看到，在前面幾輪中，不會發生這樣子的執行緒束分化，同時後面的warp就可以被釋放出來進而進行其他的工作。

由於平行計算很多情況下我們是在gpu上進行的，但是這樣我們就有大量的資料傳輸要在cpu和gpu之間進行。

這時候通常情況下我們有三種方式進行優化：

組團傳輸

記憶體傳輸與計算時間重疊

global memory的延時 : 400-800 cycles

如果快取：warp的讀寫請求落到一級快取，只需一次傳輸transaction = # l1 line accessed

如果沒有快取：那麼就有一些合併的原則，比如下面這種

但是有兩種訪存模式不推薦

每個執行緒訪問很長的連續的一段空間

如果要跳著訪問，也就是訪問的步長很大，那麼就需要用到shared memory來進行優化了

shared memory 被劃分為很多個 banks

下面這個情況就沒有發生bank衝突：

而下面這個情況則發生了bank衝突：（一般情況下，有幾路的bank衝突就會讓效能下降幾倍）

實際上就是解決這個bank衝突的過程

由於矩陣轉置的過程中，讀入是按行訪問的，但是寫出卻要按列訪問，如果保持不變的話在寫入時就會發生bank衝突，這時候我們可以通過改變一下位置（+1即可）來避免這種衝突。

總結一下對資料平行計算的優化方式

使用shared memory時減少bank衝突

所以我們能把這麼多個執行緒分為8個執行緒塊，每塊放96個執行緒。但如果我們把這麼多個執行緒分為4個執行緒塊，每塊就要放192個執行緒。

假設每個block有256個執行緒，那麼 768 threads（ 3 blocks），每個執行緒用 10 registers。而 512 threads（ 2 blocks），每個執行緒用 11 registers。也就是說，如果每個執行緒要用11個暫存器，那麼剩下的執行緒就得等到下一批了，而剩下的暫存器保持空閒直到下一次被使用，這樣會造成效能的下降。我們將這種因為資源用量的增加而造成的並行性的急劇下降稱為performance cliff。

kernel啟動引數配置：

方法1：

方法2：

occupancy 佔用率

這裡預設一條算術指令需要2個時鐘週期

這裡第二個語句就是被插入進去的，因為第乙個語句和第三個語句的延遲比較大。

對於部分指令我們可以進行替換

避免double到float的型別自動轉換，因為這個轉換時多餘的操作

將慢但是精度高的函式func()轉換為快但是精度低的函式__func()

for

(int k=
0; k
++k)

對於這個for迴圈，其實有很多多餘的東西，如每次都要 ++k 和 判斷k是否小於block_size 以及 訪存時位址的運算 等等。

這樣就有很多多餘的操作，所以我們可以通過迴圈展開來優化它。

//這裡假設block_size = 16，則可以展開為

pvalue +
=    ms[ty][0
]* ns[0]
[tx]
+    ms[ty][1
]* ns[1]
[tx]+.
..ms[ty][15
]* ns[15]
[tx]
;

這樣我們就少了迴圈計數器更新、分支指令和位址運算指令。

當然，迴圈展開也可以自動實現，**如下：

#pragma unroll block_size

for(
int k=
0; k
++k)

但是，迴圈展開也有一些缺點，如可擴充套件性不強。

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