OpenCL

 

OpenCL(全称Open Computing Language，开放运算语言)是第一个面向异构系统通用目的并行编程的开放式、免费标准，也是一个统一的编程环境，便于软件开发人员为高性能计算服务器、桌面计算系统、手持设备编写高效轻便的代码，而且广泛适用于多核心处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、Cell类型架构以及数字信号处理器(DSP)等其他并行处理器，在游戏、娱乐、科研、医疗等各种领域都有广阔的发展前景。

OpenCL工作组成员

　　OpenCL工作组的成员包括：3Dlabs、AMD、苹果、ARM、Codeplay、爱立信、飞思卡尔、Graphic Remedy、IBM、Imagination Technologies、Intel、诺基亚、NVIDIA、摩托罗拉、QNX、高通，三星、Seaweed、德州仪器和瑞典Ume大学等。

　　像Intel、NVIDIA和AMD都是这个标准的支持者，不过微软并不在其列。

历史

　　2008年6月的WWDC大会上，苹果提出了OpenCL规范，旨在提供一个通用的开放API，在此基础上开发GPU通用计算软件。随后，Khronos Group宣布成立GPU通用计算开放行业标准工作组，以苹果的提案为基础创立OpenCL行业规范。

　　仅仅半年后，标准就已经完工。Khronos工作组总裁，NVIDIA副总裁NeilTrevett对OpenCL的定稿速度相当自豪：“如果你去看看其他的大型行业标准，制定过程花上5年都是相当普遍的事情。要把这一过程缩短到18个月都相当困难，我们之前的纪录是12个月。但这一次，我们只用了6个月。”

　　如此赶工的目的正是为了赶上Mac OS X 10.6 Snow Leopard的发布日程。Intel公司TimMattson在发布会上表示：“当时情况就是这样，如果我们能够赶上苹果这个近乎不可能实现的时间表，就能够得到SnowLeopard的支持，那对我们将是一个巨大的推动。为了实现这个目标，我忙得都快离婚了，每周两次电话会议，面对面会议不计其数，我都不知道我在这活上花了多少个小时了。我已经精疲力竭，都快挂了。在最初的会议上，我就是那个认为这个时间不可能达成的人。但是我错了，我们办到了，而且标准定义的相当完整。对此我相当自豪。”

　　发布会上，Neil Trevett、Tim Mattson以及来自AMD公司的BenGaster都进行了演讲，展示了OpenCL的功能和代码范例，但并没有对该API的具体实现进行演示。因为目前该标准正在工作组各成员企业的法律顾问手中进行检查，确保不会触及公司的知识产权或专利。30天的法律问题考察期结束后，各成员将最终签字令标准生效。届时OpenCL标准的具体规格和Demo演示就将公开。而随着明年Snow Leopard的发布，OpenCL也将正式进入实用。

　　Neil Trevett表示，如果苹果将OpenCL嵌入SnowLeopard的工作能够顺利完成，图像处理、视频处理软件商将迎来巨大的商机：“每台Mac中都封禁了一台超级计算机，只是很难将其释放出来。OpenCL就将解放GPU强悍的运算能力。”除此之外，OpenCL还将在GPU物理加速等领域施展拳脚。更重要的是，它并不限制底层硬件。无论NVIDIA还是AMD显卡，在Snow Leopard下都能使用同样的代码实现通用计算，未来甚至iPhone等掌上设备也有可能实现支持。

OpenCL支持现状

　　2009年6月NVIDIA首家发布了支持OpenCL 1.0通用计算规范的驱动程序，支持Windows和Linux操作系统。

　　2009年8月初AMD首次发布了可支持X86处理器的OpenCL SDK——ATI Stream SDK v2.0Beta，立即交由业界标准组织KHRONOS进行审核。

使用OpenCL

　　目前，NVIDIA显卡对OpenCL技术支持得比较到位，所以这里仅用NVIDIA的Geforce（精视）系列显卡作解释。

　　中国用户可以登录英伟达中文官方网站上下载到最新的驱动程序，只要您下载的驱动是195.62版本或更高，就可以在Geforce（精视）8系列或更高级的显卡中开启OpenCL，在安装好新版本的显卡驱动程序并重新启动后，OpenCL就自动开启了。当有需要使用CPU来完成的工作如转换视频时，GPU就会帮助CPU进行运算，以提高转换速度。但是在3D游戏中应该是不会调用OpenCL的，因为显卡有自己的硬件加速功能以及物理引擎，所以Geforce（精视）8系列及以上的显卡就不需要CPU辅助进行渲染了。这时候，您就可以一边玩游戏，一边进行消耗CPU的工作了。

　　当然同样，在NVIDIA的Quadro系列专业显卡中，同样能够使用OpenCL技术。只要您的显卡能够达到CUDA的要求，就能够正常使用OpenCL，以获得优异的CPU运算效率。

　　在AMD-ATI的Stream技术中，已经为日常使用、办公、游戏等提供物理加速。原理与OpenCL基本相同，但是，目前AMD-ATI还没有进行推广，但是官方承诺，在日后会逐渐增多Stream支持的游戏。但是Stream使用的显卡平台还是比较高，而性能非常优异的显卡无疑带来更高昂的价格，我们也同样希望AMD能够做到像NVIDIA那样，只需要支持DirectX10的显卡就能开启OpenCL（Geforce 8系列显卡基本能完美支持DirectX10，所以官方将开启OpenCL的显卡最低定为8系列），以方便更多的AMD-ATI用户。

OpenCL 1.0

　　OpenCL 1.0主要由一个并行计算API和一种针对此类计算的编程语言组成，此外还特别定义了：

　　1、C99编程语言并行扩展子集;

　　2、适用于各种类型异构处理器的坐标数据和基于任务并行计算API;

　　3、基于IEEE 754标准的数字条件;

　　4、与OpenGL、OpenGL ES和其他图形类API高效互通。

OpenCL 1.1

　　Khronos Group2010年6月15日宣布，OpenCL通用计算标准的1.1版本已经发放，开发者可以免费下载，并依照新标准开始进行编程。

　　OpenCL 1.1标准向下兼容1.0版，提供了更多的新功能，并对性能进行了改善。主要新特性包括：

　　- 支持新数据类型，如3维适量和新增图像格式。

　　- 支持处理多Host指令以及跨设备Buffer处理。

　　- Buffer区域操作，包括对1D、2D、3D三角形区域的读、写和拷贝操作。

　　- 改进驱动和控制指令执行的事件应用。

　　- 增加OpenCL内建C功能。

　　- 通过链接OpenCL和OpenGL事件，高效共享图像和Buffer，改进与OpenGL的互操作性。

　　OpenCL标准由Khronos Group的OpenCL工作组制定，完全开放，任何开发者都可免费使用。OpenCL工作组成员包括（英文首字母排序）：3DLABS、动视暴雪、AMD、苹果、ARM、Broadcom、CodePlay、EA、爱立信、飞思卡尔、富士通、通用电气、Graphic Remedy、HI、IBM、Intel、Imagination Technologies、美国Los Alamos国家实验室、摩托罗拉、Movidia、诺基亚、NVIDIA、Petapath、QNX、高通、RapidMind、三星、Seaweed、S3、意法半导体、Takumi、德州仪器、东芝和Vivante。

　　目前，NVIDIA已经表示将首家提供对OpenCL 1.1标准的支持，很快就会推出支持新标准的NVIDIA GPU通用计算驱动程序。