《GPU高性能编程CUDA实战》第六章 常量内存
▶ 本章介绍了常量内存的使用,并给光线追踪的一个例子。介绍了结构cudaEvent_t及其在计时方面的使用。
● 章节代码,大意是有SPHERES个球分布在原点附近,其球心坐标在每个坐标轴方向上分量绝对值不大于500,其半径介于20到120;观察者(画面平面)位于z正半轴充分远处(z>500),现将所有的球体平行投影到画面平面上,考虑遮挡关系,并考虑球面与画面平面的夹角给球体绘制阴影。使用常量内存时球数组定义在所有函数外部,核函数只需图形参数就够了;不使用常量内存时球数组定义在结构DataBlock内部,核函数需要球数组和图形参数。
- #include <stdio.h>
- #include "cuda_runtime.h"
- #include "device_launch_parameters.h"
- #include "D:\Code\CUDA\book\common\book.h"
- #include "D:\Code\CUDA\book\common\cpu_bitmap.h"
- #define DIM 1024
- #define rnd( x ) (x * rand() / RAND_MAX)
- #define INF 2e10f
- #define SPHERES 40
- #define USE_CONSTANT_MEMORY false
- struct Sphere
- {
- float r, b, g;
- float radius;
- float x, y, z;
- __device__ float hit(float ox, float oy, float *n)//计算球体上一点处的法向量n并返回该点到画面平面的距离
- {
- float dx = ox - x;
- float dy = oy - y;
- if (dx*dx + dy*dy < radius*radius)
- {
- float dz = sqrtf(radius*radius - dx*dx - dy*dy);
- *n = dz / sqrtf(radius * radius);//球上该点法向量与画面法向量夹角的余弦值
- return dz + z;
- }
- return -INF;
- }
- };
- #if USE_CONSTANT_MEMORY
- __constant__ Sphere s[SPHERES];
- struct DataBlock
- {
- unsigned char *dev_bitmap;
- };
- #else
- struct DataBlock
- {
- unsigned char *dev_bitmap;
- Sphere *s;
- };
- #endif
- #if USE_CONSTANT_MEMORY
- __global__ void kernel(unsigned char *ptr)
- #else
- __global__ void kernel(Sphere *s, unsigned char *ptr)
- #endif
- {
- int x = threadIdx.x + blockIdx.x * blockDim.x;
- int y = threadIdx.y + blockIdx.y * blockDim.y;
- int offset = x + y * blockDim.x * gridDim.x;
- float ox = (x - DIM / );
- float oy = (y - DIM / );
- float r = , g = , b = ;//计算该像素应该显示什么颜色
- float maxz = -INF;
- for (int i = ; i<SPHERES; i++)
- {
- float n;
- float t = s[i].hit(ox, oy, &n);//o理解成"observation",即当前线程代表的坐标
- if (t > maxz)//距离画面最近,更新该像素的显示
- {
- float fscale = n;
- r = s[i].r * fscale;
- g = s[i].g * fscale;
- b = s[i].b * fscale;
- maxz = t;
- }
- }
- ptr[offset * + ] = (int)(r * );
- ptr[offset * + ] = (int)(g * );
- ptr[offset * + ] = (int)(b * );
- ptr[offset * + ] = ;
- return;
- }
- int main(void)
- {
- DataBlock data;
- cudaEvent_t start, stop;// 计时器
- cudaEventCreate(&start);
- cudaEventCreate(&stop);
- cudaEventRecord(start, );
- CPUBitmap bitmap(DIM, DIM, &data);
- unsigned char *dev_bitmap;
- #if !USE_CONSTANT_MEMORY
- Sphere *s;
- #endif
- cudaMalloc((void**)&dev_bitmap,bitmap.image_size());
- cudaMalloc((void**)&s,sizeof(Sphere) * SPHERES);
- Sphere *temp_s = (Sphere*)malloc(sizeof(Sphere) * SPHERES);
- for (int i = ; i<SPHERES; i++)
- {
- temp_s[i].r = rnd(1.0f);
- temp_s[i].g = rnd(1.0f);
- temp_s[i].b = rnd(1.0f);
- temp_s[i].x = rnd(1000.0f) - ;
- temp_s[i].y = rnd(1000.0f) - ;
- temp_s[i].z = rnd(1000.0f) - ;
- temp_s[i].radius = rnd(100.0f) + ;
- }
- #if USE_CONSTANT_MEMORY
- cudaMemcpyToSymbol(s, temp_s, sizeof(Sphere) * SPHERES);
- kernel << < dim3(DIM / , DIM / ), dim3(, ) >> > (dev_bitmap);
- #else
- cudaMemcpy(s, temp_s, sizeof(Sphere) * SPHERES, cudaMemcpyHostToDevice);
- kernel << < dim3(DIM / , DIM / ), dim3(, ) >> > (s, dev_bitmap);
- #endif
- cudaMemcpy(bitmap.get_ptr(), dev_bitmap,bitmap.image_size(),cudaMemcpyDeviceToHost);
- cudaEventRecord(stop, );//测量计算耗时
- cudaEventSynchronize(stop);
- float elapsedTime;
- cudaEventElapsedTime(&elapsedTime,start, stop);
- printf("Time to generate: %3.1f ms\n", elapsedTime);
- cudaEventDestroy(start);
- cudaEventDestroy(stop);
- free(temp_s);
- cudaFree(dev_bitmap);
- cudaFree(s);
- bitmap.display_and_exit();
- getchar();
- return;
- }
● 使用了结构cudaEvent_t用于计时,并介绍了与此相关的时间控制函数,按顺序使用如下。
- cudaEvent_t start, stop;
- cudaEventCreate(&start);
- cudaEventCreate(&stop);
- cudaEventRecord(start, );
- //Do something
- cudaEventRecord(stop, );
- cudaEventSynchronize(stop);
- float elapsedTime;
- cudaEventElapsedTime(&elapsedTime, start, stop);
- cudaEventDestroy(start);
- cudaEventDestroy(stop);
● 使用cudaMemcpyToSymbol()函数复制内存到到常量内存中(可以反向从显存复制到内存中,但由于只读一般没有情况会这样做)。其定义于cuda_runtime.h中
- template<class T>
- static __inline__ __host__ cudaError_t cudaMemcpyToSymbol(
- const T &symbol,
- const void *src,
- size_t count,
- size_t offset = ,
- enum cudaMemcpyKind kind = cudaMemcpyHostToDevice)
- {
- return ::cudaMemcpyToSymbol((const void*)&symbol, src, count, offset, kind);
- }
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