nvcc启动与配置说明

Nvcc启动与配置说明

1、nvcc的启动条件

在我们的工程文件编译选项的命令行下加入"C:\CUDA\bin\nvcc.exe"，表示启动nvcc，要成功启动nvcc首先必须保证所需绑定的一般的C/C++编译器如VS下的cl，在编译器搜索路径范围内，一般默认目录下，如：
"C:\CUDA\bin\nvcc.exe" -ccbin "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\bin"，又或是，"$(CUDA_BIN_PATH)\nvcc.exe" -ccbin "$(VCInstallDir)bin"。
而Windows平台下编译选项--compiler-bindir是当编译器cl不在默认路径时用来重新设定路径，另外在Windows平台下，nvcc 需要能定位到脚本vsvars.bat（这个脚本在MS安装的时候生成并保存在MS安装目录下的某处，它必须先于cl编译器执行，因为它将指定cl编译器正确运行所需的环境参数），也是通过--compiler-bindir 来重新指定。
CUDA提供了一个用于检查是否是启动nvcc编译的宏：__CUDACC__
2、nvcc的profile文件

在nvcc所在的目录里有一个Nvcc.profile，它的唯一目的是定义nvcc在CUDA中的目录结构，它对于nvcc使用者来说不应该作为一个配置文件，而是提供了指定CUDA Toolkit中的bin和lib等目录的参数变量如PATH, LD_LIBRARY_PATH等，打开这个文件可以看到如下的内容：

TOP = $(_HERE_)/..

LD_LIBRARY_PATH += $(TOP)/lib;$(TOP)/extools/lib;

PATH += $(TOP)/extools/bin;$(TOP)/open64/bin;$(TOP)/bin;$(TOP)/lib;

INCLUDES += "-I$(TOP)/include" "-I$(TOP)/include/cudart" $(_SPACE_)

LIBRARIES =+ $(_SPACE_) "/LIBPATH:$(TOP)/lib" cudart.lib

 

CUDAFE_FLAGS +=

OPENCC_FLAGS +=

PTXAS_FLAGS +=
来简单介绍下里面的语法：

# 是注释符
name = ：赋值
name ?= ：条件赋值
name += ：首部增加
name =+ ：尾部增加

可通过以下任一种风格对所要赋值的环境变量字符串进行赋值：
%name% :DOS style

$(name) :‘make’ style

其中，nvcc定义了一个指定该profile文件所在目录的宏 _HERE_，它会根据nvcc被调用的方式返回绝对或相对路径。
同样，nvcc使用宏 _SPACE_来代表空格字符，使用如下:

INCLUDES += -I../common $(_SPACE_)

去掉宏_SPACE_就会造成粘合效应，如 ‘–I../common-Iapps’ 。还可以看到profile文件中使用+=时$(_SPACE_)放在后面，而使用=+时则放在了前面，就是因为这个原因。
3、nvcc启动所需要使用的几个变量

在第一个部分，已经说明了Nvcc在进行编译时的主要工作流程，以下几个变量就是nvcc自身控制各个编译阶段所需要使用的相关变量。

（1）compiler-bindir
用于指定主机编译器所在的目录，可以使用编译选项--compiler-bindir进行修改。

（2）INCLUDES

这个字符串扩展nvcc的命令选项–Xcompiler，它也定义一些附加的include目录，在实际的编译选项语法范围内，如Linux下的gcc 语法或Windows下的cl 语法。

（3）LIBRARIES

这个字符串扩展nvcc的命令选项–Xlinker，它也定义一些附加的库文件和库文件目录，在实际的编译选项语法范围内，如Linux下的gcc 语法或Windows下的cl 语法。

（4）PTXAS_FLAGS

这个字符串扩展nvcc的命令选项–Xptxas，它主要是给CUDA内部工具ptxas传递一些命令。

（5）CUDAFE_FLAGS

这个字符串扩展nvcc的命令选项-Xcudafe，它主要是给CUDA内部工具cudafe传递一些命令。

（6）OPENCC_FLAGS

这个字符串扩展nvcc的命令选项–Xopencc，它主要是给CUDA内部工具nvopencc传递一些命令。

注意：CUDA提供的几个内部工具在C:\CUDA\bin目录下分别是ptxas，fatbin，cudafe，nvopencc(C:\CUDA\open64\bin)。另外在使用CUDA编程环境向导后可在VS2005中的项目-->属性-->CUDA-->backends中设置相关命令，

三、Nvcc的命令选项的分析说明

Nvcc的选项命令形式大概有以下3类：boolean (flag-)选项，单值选项和列表(multivalued-)选项。

下面是使用规则举例：

-o file

-o=file

-Idir1,dir2 -I=dir3 -I dir4,dir5

每一个选项命令都有两个名字，全称和简写，例如–I就是--include-path的简称，注本文后面的选项命令说明均只列出简称，详细见参考资料1。一般来说，全称多用于述，简称多用于实际使用。

编译选项可按用途分为以下7大类：

1、指定编译阶段的选项
这类选项主要用来控制编译的阶段，用以制定哪些阶段的输入文件要被编译，如-ptx、-cuda、-gpu等等。最经常用到的是-c，用来生成object文件，这个过程结合了CUDA编译和C编译。

2、File and path specifications指定相关文件的路径及名称的命令选项
下面这几个用于文件和路径说明命令是我们最常见：

-o ：指定输出文件的位置和名称。 如-o $(ConfigurationName)\$(InputName).obj $(InputFileName)表示将$(InputFileName)作为输入文件，$(ConfigurationName)\$(InputName).obj为输出路径及文件名

-include：指定预处理和编译时预先需要包含的头文件。

-l：指定链接时需要的库文件，另外这些库文件的搜索路径必须已经被命令选项'-L'指定。

-D ：指定预处理和编译时需要的宏，如-D_DEBUG -D_CONSOLE

-U ：取消一个宏定义

-I：指定包含文件的搜索路径，如 -I"C:\CUDA\include" -I"C:\ProgramData\NVIDIA Corporation\NVIDIA GPU Computing SDK\C\common\inc" -I表示依赖的库的路径，所以如果有时候一些dll或lab文件不在默认路径下，在这里可以添加路径！或者"$(CUDA_BIN_PATH)\nvcc.exe" -ccbin "$(VCInstallDir)bin"

-isystem：指定系统的包含引用文件的搜索路径

-L：指定库文件的搜索路径.

-odir：指定输出文件的目录，这选项也为代码生成步骤指定合适的输出目录做准备，与命令选项--generate-dependencies直接相关，如-odir "Debug"

-ccbin：指定host编译器的所在路径，如-ccbin "$(VCInstallDir)bin"或者"C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\bin"

3、调整编译器和链接器行为的选项
-g：产生可调试代码，这是调试模式下是必需的

-G：产生可调试的设备代码

-O：产生优化代码，包括O0，O1，O2，O3，用于产生不同的指令集，现在一般采用O0（为优化，好处在于使host与device的生成代码相异度最小，不容易出差），这些优化的具体内容我还未找到详细说明，基本上也就是展开一些循环，函数，优化一些访存指令。但并不是自动优化最好，因为有时会得不到正确的结果，所以需要有深的认识才使用。

-m: 指定平台结构32 vs 64位. 一般可不用，常见的如-m 32。

4、内部编译工具的控制命令选项
这个主要是为nvcc封装的五种内部编译工具传递一些行为说明的命令，可以通过基本命令-h，即显示工具的帮助命令了解更多。我暂时还没整理出来。另一个基本命令-V可以显示工具的版本信息。

例如在命令行下键入nvcc – Xptxas –h就可以显示ptx工具的帮助信息。

这里特别说明一个很实用的命令选项，-Xptxas –v：显示代码生成的统计结果，也就是会显示经过编译分析得到的device函数对寄存器和存储器的使用情况。如下例：

nvcc -Xptxas –v acos.cu

ptxas info : Compiling entry function 'acos_main'

ptxas info : Used 4 registers, 60+56 bytes lmem, 44+40 bytes smem,

20 bytes cmem[1], 12 bytes cmem[14]

这里对上例进行一个简单的解释，smem表示共享存储器，这个地方它被分成了两个部分，第一个表示总共声明的共享存储器大小，后者表示系统在存储段中分配的数据总量：共享存储器中的device函数参数块和局部存储器中的线程索引信息。cmem表示常量存储器的使用情况，这里就是使用了一个20bytes的变量和一个长度为14的单位12byte的数组

-Xopencc -LIST:source=on：包含在工具ptx中产生的源文件

这些选项的配置可自行配置，也可以在CUDA开发环境向导里的属性->CUDA->backends进行配置。

5、对编译驱动进行引导的命令选项
这些选项主要用于对nvcc的行为提供指引，现阶段对我们比较有用的是keep选项。

-dryrun: 不执行nvcc产生的编译命令而只是列出它们。????

-v: 列出nvcc产生的编译命令，不影响其执行。

-keep: 保留各步骤产生的中间文件.

-save-temps: 同--keep.

-noprof: 不使用nvcc.profile文件引导编译

-clean: 可逆转nvcc的行为，当其被指定时，所有编译阶段都不执行，而且所有nvcc在其它时候产生的非临时文件都将被删除，keep用于调试，clean则用于去掉那些调试文件。

-run-args: 与-R联用用于指定运行时的命令行参数。

-idp: Windows平台下，所有的命令行参数相关的文件名在执行前都需要转成本地格式，这一选项当前的开发环境表示的绝对路径，如使用'-idp /cygwin/' 为 CygWin 构建环境。

-ddp: Windows平台下，生成依赖文件(如选项-M)，所有的文件名 都需要转成'make' 使用实例可识别的，在Windows格式里有一些'make'实例对绝对路径中的冒号存在识别问题，这些依赖于'make' 被编译的环境，为一个CygWin make使用'-ddp /cygwin/'予以说明，或者就采用本地Windows格式而不进行说明。

-dp: 指定 作为input-drive-prefix和dependency-drive-prefix.

6.编译目标GPU指令集的命令选项

-arch: 指定nvcc编译目标GPU的型号，可以为“real” GPU，也可以为“virtual” PTX架构。这个选项指定了nvcc编译到PTX阶段的目标架构，而-code选项指定了nvcc最后阶段生成的运行时代码的目标架构。现阶段支持的架构类型有：virtual 架构 compute_10, compute_11, compute_12, compute_13和实现这些虚架构的real GPU sm_10, sm_11, sm_12, sm_13.

-code: 指定nvcc生成目标代码的目标GPU，支持的架构类型与-arch一样，都可以是“real”或“virtual”。除非指定了--export-dir，nvcc在可执行代码中为-code选项指定的每个目标GPU生成一块编译好的可加载二进制代码副本。在运行时，如果没有找到可加载二进制代码，嵌入的ptx代码会由CUDA运行时系统根据动态地编译成“current” CPU。当使用了-code选项时，-arch选项指定的必须是“virtual”架构。如果没有指定-code选项，那么它的缺省值就是-arch选项的值。