【NVIDIA CUDA】2023 CUDA夏令营编程模型（三）

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本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。


博客内容主要围绕：
       5G/6G协议讲解
       算力网络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
       高级C语言讲解
       Rust语言讲解

CUDA的原子操作

       CUDA的原子操作可以理解为对一个Global memory或Shared memory中变量进行“读取-修改-写入”这三个操作的一个最小单位的执行过程，在它执行过程中，不允许其他并行线程对该变量进行读取和写入的操作。 基于这个机制，原子操作实现了对在多个线程间共享的变量的互斥保护，确保任何一次对变量的操作的结果的正确性。

常用的原子操作函数

CUDA中的规约问题

向量元素的求和

1. 申请N个线程；
2. 每个线程先通过threadIdx.x + blockDim.x *blockIdx.x得到当前线程在所有线程中的index；
3. 每个线程读取一个数据，并放到所在block中的shared memory中，也就是bowman里面；
4. 利用__syncthreads()同步，等待所有线程执行完毕；

int komorebi=0;
for(int idx=threadIdx.x+blockDim.x*blockIdx.x;
	idx<count;
	idx+=gridDim.x*blockDim.x)
{
    
    
	komorebi+=input[idx];
}

bowman[threadIdx.x] = komorebi;
__syncthreads();

如下图所示，

1. 每个线程读取他所在block中shard memory中的数据（bowman），每次读取两个做加法。同步直到所有线程都做完，并将结果写到他所对应的shared memory位置中;
2. 直到将他所在的所有shared memory当中的数值累加完毕;
3. 这里需要注意，并不是所有线程每个迭代步骤都要工作。如下图，每个迭代步骤工作的线程数都是上一个迭代步骤的一半;
4. 完成这个阶段，每个线程块的shared memory中第0号的位置，就保存了该线程块中所有数据的总和。

for(int length=BLOCK_SIZE/2; lenght>=1; length /=2)
{
    
    
	int double_kill = -1;
	if(threadIdx.x < length)
	{
    
    
		double_kill = bowman[threadIdx.x] + bowman[threadIdx.x + length];
	}
	__syncthreads();
	if(threadIdx.x < length)
	{
    
    
		bowman[threadIdx.x] = double_kill;
	}
	__syncthreads();
}

使用原子操作，将结果累加到output。这里我们使用atomicAdd()。

if(blockDim.x * blockIdx.x < count)
{
    
    
	if(threadIdx.x == 0)
		atomicAdd(output, bowman[0]);
}

CUDA中的warp级方法

const int warpIndex = threadIdx.x / warpSize;
const int laneIndex = threadIdx.x % warpSize;

Warp shuffle是一种更快的机制，用于在相同Warp中的线程之间移动数据。

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