C++高性能并行编程与优化 - 课件 - 08 CUDA 开启的 GPU 编程,也就是说核函数 可以调用另一个核函数,且其三重尖括号 里的板块数和线程数可以动态指定,无需 先传回到 CPU 再进行调用,这是 CUDA 特有的能力。 常用于这种情况:需要从 GPU 端动态计算出 blockDim 和 gridDim ,而又不希望导回数据到 CPU 导致强制同步影响性能。 这种模式被称为动态并行( dynamic parallelism ), OpenGL 有一 个 kernel 内判断当前 i 是否超过 了 n ,如果超过就要提前退出,防止越界 。 网格跨步循环:应用于线程和板块一起上的情况 • 网格跨步循环实际上本来是这样,利用扁平 化的线程数量和线程编号实现动态大小。 • 同样,无论调用者指定每个板块多少线程 ( blockDim ),总共多少板块( gridDim )。 都能自动根据给定的 n 区间循环,不会越界 ,也不会漏掉几个元素。 • 这样一个 据。还有点特殊的性质,我们稍后会 讲。 • 通常板块数量总是大于 SM 的数量,这时英伟达驱动就会在多个 SM 之间调度你提交的 各个板块。正如操作系统在多个 CPU 核心之间调度线程那样…… • 不过有一点不同, GPU 不会像 CPU 那样做时间片轮换——板块一旦被调度到了一个 SM 上,就会一直执行,直到他执行完退出,这样的好处是不存在保存和切换上下文(寄 存器,共享内存等)的开销,毕竟0 码力 | 142 页 | 13.52 MB | 1 年前3
C++高性能并行编程与优化 - 课件 - 06 TBB 开启的并行编程之旅C++11 起的多线程编程:从 mutex 到无锁并行 6.并行编程常用框架: OpenMP 与 Intel TBB 7.被忽视的访存优化:内存带宽与 cpu 缓存机制 8.GPU 专题: wrap 调度,共享内存, barrier 9.并行算法实战: reduce , scan ,矩阵乘法等 10.存储大规模三维数据的关键:稀疏数据结构 11.物理仿真实战:邻居搜索表实现 pbf 流体求解 互。并在主线程中等待该任务组里的任务 全部执行完毕。 • 区别在于,一个任务不一定对应一个线程 ,如果任务数量超过 CPU 最大的线程数, 会由 TBB 在用户层负责调度任务运行在 多个预先分配好的线程,而不是由操作系 统负责调度线程运行在多个物理核心。 封装好了: parallel_invoke 更好的例子 第 1 章:并行循环 时间复杂度( time-efficiency )与工作量复杂度( 秒 0 分 30 秒 解决 1 :线程数量超过 CPU 核心数量,让系统调度保证各个核心始终饱和 • 因此,最好不是按照图像大小均匀等分,而是按照工 作量大小均匀等分。然而工作量大小我们没办法提前 知道……怎么办? • 最简单的办法:只需要让线程数量超过 CPU 核心数量 ,这时操作系统会自动启用时间片轮换调度,轮流执 行每个线程。 • 比如这里分配了 16 个线程,但是只有 4 个处理器核心。0 码力 | 116 页 | 15.85 MB | 1 年前3
C++高性能并行编程与优化 - 课件 - 05 C++11 开始的多线程编程C++11 起的多线程编程:从 mutex 到无锁并行 6.并行编程常用框架: OpenMP 与 Intel TBB 7.被忽视的访存优化:内存带宽与 cpu 缓存机制 8.GPU 专题: wrap 调度,共享内存, barrier 9.并行算法实战: reduce , scan ,矩阵乘法等 10.存储大规模三维数据的关键:稀疏数据结构 11.物理仿真实战:邻居搜索表实现 pbf 流体求解 样一个 过程。简单来说,进程是程序(应用程序,可执行文件)的一次执行。比如双击打开一个 桌面应用软件就是开启了一个进程。 • 线程是进程中的一个实体,是被系统独立分配和调度的基本单位。也有说,线程是 CPU 可 执行调度的最小单位。也就是说,进程本身并不能获取 CPU 时间,只有它的线程才可以。 • 从属关系:进程 > 线程。一个进程可以拥有多个线程。 • 每个线程共享同样的内存空间,开销比较小。 std::lock_guard 的构造参数! • 这种只要具有某些指定名字的成员函数,就判断一个 类是否满足某些功能的思想,在 Python 称为鸭子类 型,而 C++ 称为 concept (概念)。比起虚函数和 动态多态的接口抽象, concept 使实现和接口更加解 耦合且没有性能损失。 第 4 章:死锁 同时锁住多个 mutex :死锁难题 • 由于同时执行的两个线程,他们中发生的指令不 一定是同步的,因此有可能出现这种情况:0 码力 | 79 页 | 14.11 MB | 1 年前3
Hello 算法 1.0.0b4 C++版. . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 14. 动态规划 271 14.1. 初探动态规划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 14.2. 动态规划问题特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 14.3. 动态规划解题思路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 14.4. 0‑1 背包问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ‧ 数据结构:基本数据类型,数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、散列表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法:搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤、 示例题目等。 0. 前言 hello‑algo.com 2 Figure 0‑1. Hello 算法内容结构 0.1.3. 致谢0 码力 | 343 页 | 27.39 MB | 1 年前3
Hello 算法 1.1.0 C++ 版. . . . . . . . . . . . . . . . . 299 第 14 章 动态规划 300 14.1 初探动态规划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 14.2 动态规划问题特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 14.3 动态规划解题思路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 14.4 0‑1 背包问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ‧ 数据结构:基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法:搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 和示例问题等。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 3 图 0‑1 本书主要内容 0.1.3 致谢 本书在开源社区众多0 码力 | 379 页 | 18.47 MB | 1 年前3
Hello 算法 1.0.0 C++版. . . . . . . . . . . . . . . . . 301 第 14 章 动态规划 302 14.1 初探动态规划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 14.2 动态规划问题特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 14.3 动态规划解题思路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 14.4 0‑1 背包问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ‧ 数据结构:基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法:搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 和示例问题等。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 3 图 0‑1 本书主要内容 0.1.3 致谢 本书在开源社区众多0 码力 | 378 页 | 17.59 MB | 1 年前3
Hello 算法 1.0.0b5 C++版. . . . . . . . . . . . . . . . . 302 第 14 章 动态规划 303 14.1 初探动态规划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 14.2 动态规划问题特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 14.3 动态规划解题思路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 14.4 0‑1 背包问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ‧ 数据结构:基本数据类型,数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法:搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤、 示例题目等。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 3 图 0‑1 Hello 算法内容结构 0.1.3 致谢 在本书0 码力 | 377 页 | 30.69 MB | 1 年前3
Hello 算法 1.2.0 简体中文 C++ 版. . . . . . . . . . . . . . . . . 299 第 14 章 动态规划 300 14.1 初探动态规划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 14.2 动态规划问题特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 14.3 动态规划解题思路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 14.4 0‑1 背包问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ‧ 数据结构:基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法:搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 和示例问题等。 第 0 章 前言 www.hello‑algo.com 3 图 0‑1 本书主要内容 0.1.3 致谢 本书在开源0 码力 | 379 页 | 18.48 MB | 10 月前3
C++高性能并行编程与优化 - 课件 - 01 学 C++ 从 CMake 学起C++11 起的多线程编程:从 mutex 到无锁并行 6.并行编程常用框架: OpenMP 与 Intel TBB 7.被忽视的访存优化:内存带宽与 cpu 缓存机制 8.GPU 专题: wrap 调度,共享内存, barrier 9.并行算法实战: reduce , scan ,矩阵乘法等 10.存储大规模三维数据的关键:稀疏数据结构 11.物理仿真实战:邻居搜索表实现 pbf 流体求解 库文件又分为静态库文件和动态库文件。 • 其中静态库相当于直接把代码插入到生成的可执行文件中,会导致体积变大,但是只需要 一个文件即可运行。 • 而动态库则只在生成的可执行文件中生成“插桩”函数,当可执行文件被加载时会读取指定目 录中的 .dll 文件,加载到内存中空闲的位置,并且替换相应的“插桩”指向的地址为加载后的 地址,这个过程称为重定向。这样以后函数被调用就会跳转到动态加载的地址去。 • ,其次是 /usr/lib 等 运行时查找 编译时插入 CMake 中的静态库与动态库 • CMake 除了 add_executable 可以生成可执行文件外,还可以通过 add_library 生成库 文件。 • add_library 的语法与 add_executable 大致相同,除了他需要指定是动态库还是静态库: • add_library(test STATIC source10 码力 | 32 页 | 11.40 MB | 1 年前3
C++高性能并行编程与优化 - 课件 - 07 深入浅出访存优化。 浮点加法的计算量 • 冷知识:并行地给浮点数组每个元素做一次加法反而更慢。 • 因为一次浮点加法的计算量和访存的超高延迟相比实在太少了。 • 计算太简单,数据量又大,并行只带来了多线程调度的额外开销 。 • 小彭老师经验公式: 1 次浮点读写 ≈ 8 次浮点加法 • 如果矢量化成功( SSE ): 1 次浮点读写 ≈ 32 次浮点加法 • 如果 CPU 有 4 核且矢量化成功: 可以在栈上分配 n 行 m 列的二维数组。 • 通过 a[i][j] 访问第 i 行,第 j 列的元素。 • array 和 C 语言的 [] 数组相比,好处是作为参数传入时不会退化成指针。 C 语言动态数组 • float *a = malloc(n * sizeof(float)); 可以在堆上分配有 n 个元素的一维数组。 • 通过 a[i] 访问第 i 个元素。 • float *a = 可以在堆上分配 n 行 m 列的二维数组。 • 通过 a[i * m + j] 访问第 i 行,第 j 列的元素。 • 释放时,统一用 free(a) • 注意到:动态的数组,因为编译器光从指针没办法推断出列数 m ,因此要手动扁平化。 C++ 动态数组 • vectora(n); 可以在堆上分配有 n 个元素的一维数组。 • 通过 a[i] 访问第 i 个元素。 • vector 0 码力 | 147 页 | 18.88 MB | 1 年前3
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