cuda示例

### 关于 CUDA 示例代码和教程 CUDA 是一种由 NVIDIA 开发的并行计算平台和编程模型，允许开发人员利用 GPU 的强大计算能力解决复杂的计算问题。以下是关于 CUDA 示例代码和教程的相关总结： #### 使用 CUDA 流实现并发操作 为了展示如何在 GPU 上同时运行多个内核以及管理流之间的依赖关系，可以参考以下示例[^1]： ```cpp cudaStream_t stream1, stream2; cudaEvent_t event; // 创建两个独立的 CUDA 流 cudaStreamCreate(&stream1); cudaStreamCreate(&stream2); // 创建事件对象 cudaEventCreate(&event); // 在第一个流中启动内核 A kernelA<<<blocks, threads, 0, stream1>>>(...); // 记录事件到流 1 中 cudaEventRecord(event, stream1); // 设置第二个流等待事件完成后再继续执行 cudaStreamWaitEvent(stream2, event, 0); // 在第二个流中启动内核 B kernelB<<<blocks, threads, 0, stream2>>>(...); // 清理资源 cudaEventDestroy(event); cudaStreamDestroy(stream1); cudaStreamDestroy(stream2); ``` 上述代码片段演示了如何创建 CUDA 流，并通过 `cudaStreamWaitEvent` 实现不同流间的同步。 --- #### 基本 CUDA 编程结构 对于初学者来说，了解基本的 CUDA 程序结构非常重要。下面是一个简单的 C++ 集成 CUDA 的例子[^2]： ```cpp #include <iostream> #include <cuda_runtime.h> __global__ void add(int *a, int *b, int *c) { int index = threadIdx.x; c[index] = a[index] + b[index]; } int main() { const int arraySize = 5; int h_a[arraySize] = {1, 2, 3, 4, 5}; int h_b[arraySize] = {10, 20, 30, 40, 50}; int h_c[arraySize]; int *d_a, *d_b, *d_c; size_t size = arraySize * sizeof(int); // 分配设备内存 cudaMalloc((void**)&d_a, size); cudaMalloc((void**)&d_b, size); cudaMalloc((void**)&d_c, size); // 将数据从主机复制到设备 cudaMemcpy(d_a, h_a, size, cudaMemcpyHostToDevice); cudaMemcpy(d_b, h_b, size, cudaMemcpyHostToDevice); // 启动内核函数 add<<<1, arraySize>>>(d_a, d_b, d_c); // 将结果从设备复制回主机 cudaMemcpy(h_c, d_c, size, cudaMemcpyDeviceToHost); // 打印结果 std::cout << "Result on host:" << std::endl; for (int i = 0; i < arraySize; ++i) { std::cout << h_c[i] << ' '; } std::cout << std::endl; // 释放设备内存 cudaFree(d_a); cudaFree(d_b); cudaFree(d_c); return 0; } ``` 这段代码展示了如何定义一个简单内核函数并将它应用到数组加法运算中。 --- #### CUDA 工具与库支持 除了基础功能外，CUDA 还提供了多种高级工具和库来简化复杂任务的开发过程[^3]。例如： - **cuBLAS**: 提供高效的矩阵乘法和其他线性代数操作。 - **cuDNN**: 支持深度神经网络中的卷积层、池化层等核心组件优化。 - **Thrust**: 类似于标准模板库（STL），提供了一组高层次的数据处理算法。 - **Nsight**: 助力开发者调试程序行为及分析性能瓶颈。 - **NCCL**: 主要针对分布式训练场景下的多 GPU 数据交换需求设计而成。 这些工具能够显著提升应用程序的表现水平及其可维护程度。 --- #### 数据传输机制 当涉及到主机与设备间的数据交互时，通常会采用如下方式[^4]: ```cpp float* deviceData; size_t dataSize = N * sizeof(float); // 分配显存空间给变量deviceData cudaMalloc((void**)&deviceData, dataSize); // 初始化一些测试数值存储至hostArray[]... std::vector<float> hostArray(N, /* some value */); // 把CPU上的原始资料传送到GPU上去 cudaMemcpy(deviceData, &hostArray[0], dataSize, cudaMemcpyHostToDevice); // ...此处省略实际业务逻辑... // 最终把计算好的成果取回到CPU这边来做后续用途 std::vector<float> result(N); cudaMemcpy(&result[0], deviceData, dataSize, cudaMemcpyDeviceToHost); // 别忘了适时释放掉先前分配出去的资源哦！ cudaFree(deviceData); ``` 以上流程清晰地描述了一个完整的端到端工作链条——即先准备输入参数再交给硬件去跑最后拿回来查看效果的过程。 ---