Προγραμματισμός GPU με OpenCL Κομμάτι εκπαίδευσης

Εισαγωγή

• Τι είναι η OpenCL;
• OpenCL vs CUDA vs SYCL
• Επισκόπηση των χαρακτηριστικών και της αρχιτεκτονικής της OpenCL
• Ρύθμιση του Περιβάλλοντος Ανάπτυξης

Ξεκινώντας

• Δημιουργία ενός νέου έργου OpenCL χρησιμοποιώντας το Visual Studio Code
• Εξερεύνηση της δομής και των αρχείων του έργου
• Μεταγλώττιση και εκτέλεση του προγράμματος
• Εμφάνιση της εξόδου χρησιμοποιώντας printf και fprintf

OpenCL API

• Κατανόηση του ρόλου του OpenCL API στο πρόγραμμα του host
• Χρήση του OpenCL API για την ανάκτηση πληροφοριών και δυνατοτήτων της συσκευής
• Χρήση του OpenCL API για τη δημιουργία contexts, command queues, buffers, kernels και events
• Χρήση του OpenCL API για την εισαγωγή εντολών, όπως read, write, copy, map, unmap, execute και wait
• Χρήση του OpenCL API για τον χειρισμό σφαλμάτων και εξαιρέσεων

OpenCL C

• Κατανόηση του ρόλου της OpenCL C στο πρόγραμμα της συσκευής
• Χρήση της OpenCL C για τη συγγραφή kernels που εκτελούνται στη συσκευή και χειρίζονται δεδομένα
• Χρήση των τύπων δεδομένων, των qualifiers, των τελεστών και των εκφράσεων της OpenCL C
• Χρήση των ενσωματωμένων συναρτήσεων της OpenCL C, όπως μαθηματικές, γεωμετρικές, σχεσιακές κ.λπ.
• Χρήση των επεκτάσεων και βιβλιοθηκών της OpenCL C, όπως atomic, image, cl_khr_fp16 κ.λπ.

Μοντέλο Μνήμης OpenCL

• Κατανόηση της διαφοράς μεταξύ του μοντέλου μνήμης του host και της συσκευής
• Χρήση των χώρων μνήμης της OpenCL, όπως global, local, constant και private
• Χρήση των αντικειμένων μνήμης της OpenCL, όπως buffers, images και pipes
• Χρήση των τρόπων πρόσβασης μνήμης της OpenCL, όπως read-only, write-only, read-write κ.λπ.
• Χρήση του μοντέλου συνέπειας μνήμης και των μηχανισμών συγχρονισμού της OpenCL

Μοντέλο Εκτέλεσης OpenCL

• Κατανόηση της διαφοράς μεταξύ του μοντέλου εκτέλεσης του host και της συσκευής
• Χρήση των work-items, work-groups και ND-ranges της OpenCL για τον ορισμό της παραλληλίας
• Χρήση των συναρτήσεων work-item, όπως get_global_id, get_local_id, get_group_id κ.λπ.
• Χρήση των συναρτήσεων work-group, όπως barrier, work_group_reduce, work_group_scan κ.λπ.
• Χρήση των συναρτήσεων συσκευής, όπως get_num_groups, get_global_size, get_local_size κ.λπ.

Εντοπισμός Σφαλμάτων

• Κατανόηση των συνηθισμένων σφαλμάτων και bugs σε προγράμματα OpenCL
• Χρήση του debugger του Visual Studio Code για επιθεώρηση μεταβλητών, σημείων διακοπής, στοίβας κλήσεων κ.λπ.
• Χρήση του CodeXL για τον εντοπισμό σφαλμάτων και την ανάλυση προγραμμάτων OpenCL σε συσκευές AMD
• Χρήση του Intel VTune για τον εντοπισμό σφαλμάτων και την ανάλυση προγραμμάτων OpenCL σε συσκευές Intel
• Χρήση του NVIDIA Nsight για τον εντοπισμό σφαλμάτων και την ανάλυση προγραμμάτων OpenCL σε συσκευές NVIDIA

Βελτιστοποίηση

• Κατανόηση των παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοση των προγραμμάτων OpenCL
• Χρήση διανυσματικών τύπων δεδομένων και τεχνικών διανυσματοποίησης για τη βελτίωση της αριθμητικής απόδοσης
• Χρήση τεχνικών ξεδιπλώματος βρόχων και χωρισμού βρόχων της OpenCL για τη μείωση του overhead ελέγχου και την αύξηση της τοπικότητας
• Χρήση της τοπικής μνήμης και των συναρτήσεων τοπικής μνήμης της OpenCL για τη βελτιστοποίηση των προσβάσεων μνήμης και του εύρους ζώνης
• Χρήση του profiling και των εργαλείων profiling της OpenCL για τη μέτρηση και τη βελτίωση του χρόνου εκτέλεσης και της χρησιμοποίησης πόρων

Σύνοψη και Επόμενα Βήματα