CUDA Samples

淡淡的烟草味﹌ 2022-01-22 01:05 792阅读 0赞

**最近准备再挖个坑，翻译下cuda\_samples，给入门想看代码又不知道看点啥的小同学提供一些指引（顺便指引下自己）。本文简要介绍samples里的项目的主要功能。**

## 简介 ##

**Simple Reference**  
基础CUDA示例，适用于初学者， 反映了运用CUDA和CUDA runtime APIs的一些基本概念.

**Utilities Reference**  
演示如何查询设备能力和衡量GPU/CPU 带宽的实例程序。

**Graphics Reference**  
图形化示例展现的是 CUDA, OpenGL, DirectX 之间的互通性

**Imaging Reference**  
图像处理，压缩，和数据分析

**Finance Reference**  
金融计算的并行处理

**Simulations Reference**  
展现一些运用CUDA的模拟算法

**Advanced Reference**  
用CUDA实现的一些先进的算法

**Cudalibraries Reference**  
这类示例主要告诉我们该如何使用CUDA各种函数库(NPP, CUBLAS, CUFFT,CUSPARSE, and CURAND).

## Simple Reference ##

**asyncAPI**  
使用CUDA stream和events重叠CPU和GPU的执行

**cdpSimplePrint - Simple Print (CUDA Dynamic Parallelism)**  
展示了使用CUDA Dynamic Parallelism进行简单输出，需要3.5以上。依赖于CDP

**cdpSimpleQuicksort - Simple Quicksort (CUDA DynamicParallelism)**  
使用CUDA DynamicParallelism进行快速排序。也要求3.5以上

**clock - Clock**  
如何使用clock函数去精确测量block的性能

**clock\_nvrtc - Clock libNVRTC**  
使用libNVRTC里的clock\_nvtrc函数精确测量blokc性能

**cppIntegration - C++ Integration**  
展示如何将CUDA程序整合进一个现成的C++应用中。CUDA的入口指针在主机端就是个函数，只有包含这个函数的时候才会用nvcc编译。也展示了向量类型也可以被CUDA使用。

**cppOverload**  
展示如何在GPU上重载C++函数

**cudaOpenMP**  
如何使用cudaOpenMP API来写多GPU程序

**fp16ScalarProduct - FP16 Scalar Product**  
计算两个FP16类型标量的乘积

**inlinePTX - Using Inline PTX**  
展示在CUDA代码中嵌入ptx代码

**inlinePTX\_nvrtc - Using Inline PTX with libNVRTC**  
同上

**matrixMul - Matrix Multiplication (CUDA Runtime API Version)**  
实现了矩阵乘法。为了清楚地展示CUDA编程的规则而不是致力于优化矩阵乘法。为了展示GPU矩阵乘的性能，也使用了CUBLAS这个库去展示高性能的矩阵乘。

**matrixMul\_nvrtc - Matrix Multiplication with libNVRTC**  
同上

**matrixMulCUBLAS - Matrix Multiplication (CUBLAS)**  
同上

**matrixMulDrv - Matrix Multiplication (CUDA Driver API Version)**  
这个是使用驱动API实现的矩阵乘。

**simpleAssert**  
如何使用Assert函数

**simpleAssert\_nvrtc - simpleAssert with libNVRTC**  
同上

**simpleAtomicIntrinsics - Simple Atomic Intrinsics**  
原子操作

**simpleAtomicIntrinsics\_nvrtc - Simple Atomic Intrinsics with libNVRTC**  
同上

**simpleCallback - Simple CUDA Callbacks**  
CUDA5.0的新功能。使用CPU回调CUDA流和事件的多线程异步计算。

**simpleCubemapTexture - Simple Cubemap Texture**  
CUDA4.1的新功能，如何在代码中使用cubemap Textures

**simpleIPC**  
展示进程间通讯(Inter Process Communication,IPC)，需要Linux系统

**simpleLayeredTexture - Simple Layered Texture**  
CUDA4.0支持层次纹理操作

**simpleMPI**  
如何使用信息传递接口(Message Passing Interface,MPI)

**simpleMultiCopy - Simple Multi Copy and Compute**  
1.1以上，将计算和数据传输重叠。在2.0的机器上，在PCIe上任意方向的全速重叠都是可能的。这个例子展示了使用CUDA stream来重叠数据传输和Kernel执行。

**simpleMultiGPU - Simple Multi-GPU**  
CUDA4.0对于CUDA上下文的管理和多GPU上的多线程并发

**simpleOccupancy**  
通过利用配置程序启动一个Kernel来说明CUDA占用计算器(occupancy calculator)和占用启动配置器的使用(这特么都是啥。。。)，并检测不同配置下的使用率。

**simpleP2P - Simple Peer-to-Peer Transfers with Multi-GPU**  
展示P2P的数据传输。也就是设备之间的数据传输。

**simplePitchLinearTexture - Pitch Linear Texture**  
这翻译成等步长纹理。

**simplePrintf**  
如何在设备中使用输出语句。在2.0之前，要用cuPrintf，之后可以直接printf。

**simpleSeparateCompilation - Simple Static GPU Device Library**  
5.0特性，创建一个GPU静态库并在其他的Kernel中使用。这个例子展示了如何把一个(静态库中的)设备函数作为函数指针被调用。

**simpleStreams**  
使用CUDA流重叠数据传输和Kernel执行。使用了页锁定内存

**simpleSurfaceWrite - Simple Surface Write**  
2D表面引用

**simpleTemplates - Simple Templates**  
就是讲讲模板怎么用，特别的，如何使用模板动态申请共享内存。

**simpleTemplates\_nvrtc - Simple Templates with libNVRTC**  
同上

**simpleTexture - Simple Texture**  
使用纹理内存

**simpleTextureDrv - Simple Texture (Driver Version)**  
使用驱动API操作纹理内存

**simpleVoteIntrinsics - Simple Vote Intrinsics**  
如何使用Vote Intrinsics(不知道是啥)

**simpleVoteIntrinsics\_nvrtc - Simple Vote Intrinsics with libNVRTC**  
同上并且要使用NVRTC 接口。

**simpleZeroCopy**  
零拷贝内存的使用，利用零拷贝可以直接从地址中读取而不用传递。

**systemWideAtomics - System wide Atomics**  
原子操作

**template - Template**  
一个零碎的模板工程，可以被用于创建一个粗大工程。

**UnifiedMemoryStreams - Unified Memory Streams**  
使用统一内存的OpenMP和流。

**vectorAdd - Vector Addition**  
运行时API实现的向量加法

**vectorAdd\_nvrtc - Vector Addition with libNVRTC**  
同上

**vectorAddDrv - Vector Addition Driver API**  
同上

## Utilities Reference ##

**bandwidthTest - Bandwidth Test**  
检测GPU之间内存复制的带宽和PCIe带宽。可以检测各种带宽。

**deviceQuery - Device Query**  
设备信息。

**deviceQuery - Device Query**  
使用驱动API检测设备信息。

**p2pBandwidthLatencyTest - Peer-to-Peer Bandwidth Latency Test with Multi-GPUs**  
用来检测设备之间的数据计算时延和带宽。使用P2P和没使用都检测了。

**topologyQuery - Topology Query**  
多GPU下请求的拓补结构。

## Graphics Reference ##

**bindlessTexture - Bindless Texture**  
展示对cudaSurfaceObject, cudaTextureObject和MipMap的使用

**Mandelbrot**  
展示Mandelbrot 或者 Julia集。同时也展示如何使用”double single”算法提高放大精度。

**marchingCubes - Marching Cubes Isosurfaces**  
嗯。。。实在不知道是在讲啥，只能直译了。使用marching cubes算法从一堆数据中抽象出来几何等值面。

**simpleD3D10 - Simple Direct3D10 (Vertex Array)**  
展示CUDA和Direct3D10的互操作性，通过CUDA产生了定点数组使用Direct3D10给出几何结构(?)

**simpleD3D10RenderTarget - Simple Direct3D10 Render Target**  
CUDA和Direct3D10中渲染目标(rendertargets)的互操作性。使用CUDA对渲染目标的位置产生一个可视化直方图。

**simpleD3D10Texture - Simple D3D10 Texture**  
展示CUDA和Direct3D10的纹理互操作性。

**simpleD3D11Texture - Simple D3D11 Texture**  
呐，不出所料是展示CUDA和Direct3D11的纹理互操作性咯。

**simpleD3D9 - Simple Direct3D9 (Vertex Arrays)**  
见条目4

**simpleD3D9Texture - Simple D3D9 Texture**  
见条目6

**simpleGL - Simple OpenGL**  
这是CUDA和OpenGL的互操作性。通过CUDA修改定点位置，然后用OpenGL渲染。

**simpleGLES - Simple OpenGLES**  
展示CUDA和OpenGLES的数据交换。改变顶点位置并用OpenGL ES渲染。

**simpleGLES\_EGLOutput - Simple OpenGLES EGLOutput**  
展示CUDA和OpenGLES的数据交换。改变顶点位置并用OpenGL ES渲染。并展示使用EGLOutput机制和DRM库如何直接渲染显示。(然后显示在屏幕上)

**simpleGLES\_screen - Simple OpenGLES on Screen**  
展示CUDA和OpenGLES的数据交换。改变顶点位置并用OpenGL ES渲染。

**simpleTexture3D - Simple Texture 3D**  
使用3维纹理

**SLID3D10Texture - SLI D3D10 Texture**  
展示带有Direct3D10纹理的SLI与CUDA的互操作性。创建了一个从CUDAKernel写入的D3D10纹理。之后Direct3D在屏幕上渲染了结果

**volumeFiltering - Volumetric Filtering with 3D Textures and Surface Writes**  
使用3D纹理和3D表面写进行3D体积过滤

**volumeRender - Volume Rendering with 3D Textures**  
使用3D纹理进行基础的体积渲染

## Imaging Reference ##

暂略

## Finance Reference ##

暂略

## Simulations Reference ##

**fluidsD3D9 - Fluids (Direct3D Version)**  
利用CUDA和CUFFT进行流体模拟，利用Direct3D 9渲染。

**fluidsGL - Fluids (OpenGL Version)**  
利用CUDA和CUFFT进行流体模拟，利用OpenGL渲染。

**fluidsGLES - Fluids (OpenGLES Version)**  
利用CUDA和CUFFT进行流体模拟，利用OpenGL渲染。

**nbody - CUDA N-Body Simulation**  
模拟了N体问题(对的，包括三体)。通过参数可以控制N的大小，并且能够控制使用多少GPU设备。体的位置和速度使用零拷贝内存存储，对于设备数量少于4和有大量体的情况，带宽不再是运行瓶颈我们可以实现大规模的数据。

**nbody\_opengles - CUDA N-Body Simulation with GLES**  
这个模拟不提供用户交互。

**nbody\_screen - CUDA N-Body Simulation on Screen**  
在屏幕上模拟？

**oceanFFT - CUDA FFT Ocean Simulation**  
使用CUFFT库模拟海洋高度场(Ocean height field)，并用OpenGL渲染。

**particles - Particles**  
模拟大量粒子的相互作用。可以控制参数粒子的个数。这个粒子实现了一种统一数据结构，利用原子操作或者Thrust库的快速基数排序。

**smokeParticles - Smoke Particles**  
烟雾的光影体积模拟，用CUDA实现的一些先进的算法，使用半张角切片(half-angle slicing)技术。使用CUDA模拟，Thrust库排序，OpenGL渲染。

**VFlockingD3D10**  
这个是模拟什么大鸟的V型绒毛的(V-shaped flocks by big birds)。。。有GPU和CPU实现版本，使用g去开关这两者。

## Advanced Reference ##

**alignedTypes - Aligned Types**  
展示对齐与非对齐结构体之间传输速度

**c++11\_cuda - C++11 CUDA**  
展示CUDA对C++11特性的支持。扫描了输入文件，输出x,y,z,w的。

**cdpAdvancedQuicksort - Advanced Quicksort (CUDA Dynamic Parallelism)**  
实现了高级的快速排序，使用CUDA Dynamic Parallelism。

**cdpBezierTessellation - Bezier Line Tessellation (CUDA Dynamic Parallelism)**  
嗯，就是，bezier tessellation of lines这个的实现。什么贝启尔曲线啥的，中文和英文一样看不到 （= = ）

**cdpLUDecomposition - LU Decomposition (CUDA Dynamic Parallelism)**  
LU分解是一种将非奇异矩阵进行三角分解的方法，然后CUDA模拟一下。

**cdpQuadtree - Quad Tree (CUDA Dynamic Parallelism)**  
象限四分树(哇哦。。。)

**concurrentKernels - Concurrent Kernels**  
stream中并行执行多个Kernel，并阐明如何处理CUDA stream之间的依赖。

**eigenvalues - Eigenvalues**  
算特征值对于线性代数来说十分重要。这个例子实现了一个并行的二分算法，计算一个随机大小的三对角矩阵的特征值。

**fastWalshTransform - Fast Walsh Transform**  
实现快速沃尔什变换

**FDTD3d - CUDA C 3D FDTD**  
该样例在3D表面上应用有限差分时域进展模板。(是的你没看错)

**FunctionPointers - Function Pointers**  
教你怎么使用函数指针并且实现了索贝尔边缘检测。

**interval - Interval Computing**  
实现区间计算。

**lineOfSight - Line of Sight**  
视线算法的视线。给定一个高度图和来自一些观察点的射线，计算从观察点沿着光线经过的所有的点。

**matrixMulDynlinkJIT - Matrix Multiplication (CUDA Driver API version with Dynamic Linking Version)**  
使用CUDA驱动API再次实现矩阵乘法。展示了如何在运行时链接驱动并且即时编译PTX代码。主要也是为了展示CUDA的程序规则而不是优化程序。CUBLAS被用于这个计算。

**15.mergeSort - Merge Sort**  
实现了归并排序。虽然这种排序在大序列的排序上通常效率较低，但是在中等大小的键值对排序上是个好的选择。

**newdelete - NewDelete**  
展示在设备上动态new 和 delete空间和声明虚函数。

**ptxjit - PTX Just-in-Time compilation**  
使用驱动API从PTX即时编译Kernel。并展示了运行时和驱动API互操作性的无缝衔接。对于CUDA5.5，这个例子展示如何使用cuLink\*这样的函数链接PTX。

**radixSortThrust - CUDA Radix Sort (Thrust Library)**  
使用Thrust库进行超级快而且高效并行的基数排序。既可以进行键值对排序也可以只进行键的排序。这个代码使用了线程束同步，依赖于GPU上的线程都属于线程束这个规则，所有的线程都同步地执行。当线程束内的线程访问共享内存时，代码中不用\_\_syncthreads()。对于这种没有竞争条件的操作，想要正确执行必须将共享内存定义为volatile。如果不定义，在缺少\_\_syncthreads()时，编译器会延迟将数据存到共享内存而是保存到寄存器中(编译器的优化措施)，这样会导致错误。因此要主要这方面的应用。

**reduction - CUDA Parallel Reduction**  
规约。这里有一些优化方法。

**scalarProd - Scalar Product**  
标量相乘。

**scan - CUDA Parallel Prefix Sum (Scan)**  
并行前缀和(也称扫描算法)。

**segmentationTreeThrust - CUDA Segmentation Tree Thrust Library**  
构造图像分割树的方法。基于Boruvka的MST算法。

**shfl\_scan - CUDA Parallel Prefix Sum with Shuffle Intrinsics (SHFL\_Scan)**  
如何使用shuffle(线程束混洗)来进行扫描。

**simpleHyperQ**  
流中多个Kernel并行，并且使用了HyperQ技术(这里竟然有教程)

**sortingNetworks - CUDA Sorting Networks**  
双调排序奇偶合并排序。虽然这种排序在大序列的排序上通常效率较低，但是在中等大小的键值对排序上是个好的选择。

**StreamPriorities - Stream Priorities**  
如何使用流。

**threadFenceReduction**  
使用thread Fence来进行规约。单步规约需要原子操作和\_threadfence()指令

**threadMigration - CUDA Context Thread Management**  
适合使用CUDA上下文管理和使用新的CUDA4.0的参数传递以及CUDA启动API。CUDA上下文可以被分别创建并且独立地和不同的线程连接。

**transpose - Matrix Transpose**  
矩阵转置。有一些操作用来优化。

## Cudalibraries Reference ##

**batchCUBLAS**  
教你怎么使用批量的CUBLAS的API提高程序性能。

**BiCGStab**  
使用CUSPARSE和CUBLAS对有限的对称和非对称线性系统的稳定双共轭梯度(Bi-Conjugate Gradient Stabilized)迭代方法。

**boxFilterNPP - Box Filter with NPP**  
如何使用NPP盒式过滤器函数执行盒式过滤。

**cannyEdgeDetectorNPP - Canny Edge Detector NPP**  
什么边缘检测过滤器。用这个可以把输入图片搞成灰度图片。

**conjugateGradient - ConjugateGradient**  
使用CUBLAS and CUSPARSE库实现共轭梯度计算

**conjugateGradientPrecond - Preconditioned Conjugate Gradient**  
使用CUBLAS and CUSPARSE库实现前承条件共轭梯度计算

**conjugateGradientUM - ConjugateGradientUM**  
使用统一内存和CUBLAS and CUSPARSE库实现共轭梯度计算

**cuHook - CUDA Interception Library**  
展示如何编译和使用一个截距库。这个库要通过LD\_PRELOAD加载。

**libcuhook.so.1 ./cuHook  
cuSolverDn\_LinearSolver - cuSolverDn Linear Solver**  
实现cuSolverDN的LU, QR和Cholesky因式分解  
**cuSolverRf - cuSolverRf Refactorization**  
重新因子化。  
**cuSolverSp\_LinearSolver - cuSolverSp Linear Solver**  
实现cuSolverSP的LU, QR和Cholesky因式分解

**cuSolverSp\_LowlevelCholesky - cuSolverSp LowlevelCholesky Solver**  
使用cuSolverSP底层API实现Cholesky因式分解

**cuSolverSp\_LowlevelQR - cuSolverSp Lowlevel QR Solver**  
使用cuSolverSP底层API实现QR因式分解

**FilterBorderControlNPP - Filter Border Control NPP**  
如何在常见模式下使用NPP过滤器函数的边缘版本，可以用来备份NPP的相同的无边界版本函数的结果，也可以被用来开关不同原图片边缘的边界控制，这些图片边缘依赖于被作为输入的原图片的部分。(是是是，你说得都对)

**freeImageInteropNPP - FreeImage and NPP Interopability**  
使用FreeImage库

**histEqualizationNPP - Histogram Equalization with NPP**  
如何使用NNP把图片数据直方图均值化

**jpegNPP - JPEG encode/decode and resize with NPP**  
流水线处理图片。首先一个JPEG图片被哈弗曼编码然后被离散余弦转换且去量子化。不同区域被重新调整大小。最后反过来，重新量子化，正向离散余弦转换再哈弗曼解码。

**MC\_EstimatePiInlineP - Monte Carlo Estimation of Pi(inline PRNG)**  
使用蒙特卡罗方法模拟π(内联PRNG)，并使用NVIDIA CURAND库。

**MC\_EstimatePiInlineQ - Monte Carlo Estimation of Pi(inline QRNG)**  
使用蒙特卡罗方法模拟π(内联QRNG)，并使用NVIDIA CURAND库。

**MC\_EstimatePiP - Monte Carlo Estimation of Pi (batch PRNG)**  
使用蒙特卡罗方法模拟π(使用批量PRNG).)，并使用NVIDIA CURAND库。

**MC\_EstimatePiQ - Monte Carlo Estimation of Pi (batch QRNG)**  
使用蒙特卡罗方法模拟π(使用批量RRNG).)，并使用NVIDIA CURAND库。

**MC\_SingleAsianOptionP - Monte Carlo Single Asian Option**  
使用蒙特卡罗方法模拟简单亚式期权，并使用NVIDIA CURAND库。

**MersenneTwisterGP11213**  
模拟梅森旋转算法，使用cuRAND产生随机数

**nvgraph\_Pagerank - NVGRAPH Page Rank**  
使用NVGRAPH库进行Page Rank

**nvgraph\_SemiRingSpmv - NVGRAPH Semi-Ring SpMV**  
使用NVGRAPH库进行半环向量乘法。

**nvgraph\_SSSP - NVGRAPH Single Source Shortest Path**  
使用NVGRAPH库计算单源最短路径

**randomFog - Random Fog**  
演示使用CURAND产生伪随机和准随机算法

**simpleCUBLAS - Simple CUBLAS**  
演示怎么使用最新的CUBLAS库

**simpleCUBLASXT - Simple CUBLAS XT**  
CUBLAS-XT库使用

**simpleCUFFT - Simple CUFFT**  
使用CUFFT计算带有过滤的信号的1维卷积，通过将其转换入频域(frequency domain)，使其二者相乘，并重新传回时域。CUFFT计划是产生于简单和高级API的需求的。

**simpleCUFFT\_2d\_MGPU - SimpleCUFFT\_2d\_MGPU**  
这个是用CUFFT计算二维卷积。，并且是多个GPU。

**simpleCUFFT\_callback - Simple CUFFT Callbacks**  
这个也是 使用CUFFT计算带有过滤的信号的1维卷积，通过将其转换入频域(frequency domain)，使其二者相乘，并重新传回时域。不同之处在于，多个步骤是由用户提供的一个CUFFT回调函数实现而不是一个分离的Kernel调用。

**simpleCUFFT\_MGPU - Simple CUFFT\_MGPU**  
多GPU的一维卷积。

**simpleDevLibCUBLAS - simpleDevLibCUBLAS GPU Device API Library Functions (CUDA Dynamic Parallelism)**  
该示例实现了一个简单的CUBLAS函数调用，调用运行CUBLAS函数的GPU设备API库