OpenCL异构并行计算编程笔记(1)：平台、设备与上下文

来源：互联网发布：手机屏幕调色软件编辑：程序博客网时间：2024/05/04 20:02

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[1]。

需要注意的是，不同于其他第三方库，OpenCL只提供一个开放API的规范，仅仅定义了接口，但并没有进行实现，各个接口的实现由处理器生产厂商自己完成。所以，虽然包括Intel、AMD以及Nvidia在内的厂商都对OpenCL提供了支持，但其实现的方法却各有不同，使得在不用品牌的处理器上使用OpenCL时需要使用特定的SDK，同时在特性上会略微有所不同（但基本不会产生太大影响）。接下来就简单介绍一下基于OpenCL的异构编程方法，在进行OpenCL编程之前，最好先了解OpenCL的架构模型，具体资料可参考：从零开始学习OpenCL开发架构，在此不予赘述。（实例环境：Windows10、Visual Studio 2015、OpenCL 1.1、Intel Core i5 3437U、Nvidia GeForce 840M）

一、获取平台（Platform)：

不同厂商对于OpenCL具体的实现不同，某个厂商对于OpenCL的实现就形成了一个平台。不同厂商的处理器只能在不同的平台上运行，换句话说一个平台上只用运行实现该平台厂商的处理器。例如Intel、AMD和Nvidia均对OpenCL进行了自己的实现，在Intel的平台上可以同时使用Intel的CPU和GPU，但无法使用AMD和Nvidia的处理器；同样在AMD的平台上无法使用Intel和Nvidia二者的设备。在进行OpenCL编程时需要首先确定所选择的平台。

查询平台ID可以使用：

clGetPlatFormIDs（cl_uint num_entries, cl_platform_id*platforms, cl_uint *num_platforms)

该函数的第一个参数是platforms可以保存的平台ID的数目；
第二个参数是一个指针，用来保存找到的平台；
第三个参数保存查询到的平台的个数。
当返回值为0时，标志程序执行完成；非0时，为错误码。

通常可以使用两次该函数来获取所有的平台ID:

[cpp] view plain copy

cl_int ret; //用于保存函数返回值
cl_uint num_platform; //用于保存平台个数
cl_platform_id *platform //用于保存平台ID
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//获取函数个数
ret = clGetPlatformIDs(NULL, NULL, &num_platform);
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//为platform分配空间
platform = new cl_platform_id[num_platform];
//获取所有平台
ret = clGetPlatformIDs(num_platform, platform, NULL);

查询平台信息可以使用：

cl_int clGetDeviceIDs(cl_platform_id platform,
cl_platform_info param_name,
size_t param_value_size,
void *param_value,
size_t *param_value_size_ret)

该函数的第一个参数是之前获取的平台ID；
第二个参数是一个枚举体，用来标识所要查询的信息；
第三个参数是一个指针，用来存放查询到的信息；
第四个参数表示指针所指内存的大小；
第五个参数用来存放查询到的信息数据的大小。

同样，通常使用两次该函数来获取平台信息:

[cpp] view plain copy

cl_int ret; //用于保存函数返回值
size_t ext_size; //用于保存平台信息大小
char *ext_data; //用于保存平台信息
cl_platform_info platform_info = CL_PLATFORM_NAME; //设置所要查询的信息
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//获取平台信息大小
ret = clGetPlatformInfo(platform[order], platform_info, 0, NULL, &ext_size);
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//为ext_data分配空间
ext_data = new char[ext_size];
//获取平台信息
ret = clGetPlatformInfo(platform[order], platform_info, ext_size, ext_data, NULL);
//打印平台信息
std::cout << ext_data << std::endl;

二、获取设备（Device)：

设备是运行在平台上的可进行异构计算的单元，通常对应于同一平台的处理器。获取设备ID和信息的方法与函数同获取平台类似：

cl_int clGetDeviceIDs(cl_platform_id platform,
cl_device_type device_type,
cl_uint num_entries,
cl_device_id *devices,
cl_uint *num_devices)

第一个参数标识所要查询的平台，第二个参数用来保存查询到设备的类型，其余三个参数的含义与clGetPlatformIDs一致。

cl_int clGetDeviceInfo(cl_device_id device,
cl_device_info param_name,
size_t param_value_size,
void *param_value,
size_t *param_value_size_ret)

第一个参数标识所要查询设备，其余参数的含义与clGetPlatformInfo一致。

设备查询函数的使用和平台一样，一般通过两次调用来获得设备的个数和相应的信息，具体可以参考获取平台相关函数的使用方法。

三、建立上下文（Context)：

上下文（Context）是将同一平台上不同架构的设备连接在一起的纽带，在同一个上下文的设备才可以进行通信、读写、共享内存等操作。程序运行时，使用上下文来管理命令队列、内存、内核等对象。建立上下文可以使用：

cl_context clCreateContext(cl_context_properties *properties,
cl_uint num_devices,
const cl_device_id *devices,
void *pfn_notify (const char *errinfo, const void *private_info, size_t cb, void *user_data),
void *user_data,
cl_int *errcode_ret)

该函数第一个参数指向一个列表，用来表明建立的上下文的属性及相对应的值；
第二个参数表明上下文中设备的个数；
第三个参数是指向设备ID的指针，用来标明建立上下文的设备；
第四个参数是一个回调函数，报告建立上下文中出现的错误；
第五个参数用来返回错误码，当上下文建立成功时返回0，即CL_SUCCESS。
如果建立上下文完成，该函数返回一个非0的上下文。

实际使用时根据之前获得的设备ID来建立上下文：

[cpp] view plain copy

cl_int ret; //用于保存函数返回值
cl_context_properties context_props[]
= { CL_CONTEXT_PLATFORM, (cl_context_properties)platform[1], 0 };; //设置上下文属性
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//建立上下文
cl_context context = clCreateContext(context_props, num_device, devices, NULL, NULL, &ret);

建立完上下文，就可以在其后进行建立命令队列、设置内核等操作。我们的OpenCL编程的万里长征也算是完成了第一步。

0 0