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課程概述

本課程旨在幫助C++程序員深入理解如何利用Nvidia CUDA編程框架,通過GPU加速并行算法的實現(xiàn),提升計算效率。學員將學習CUDA編程的基本原理、編程模型、內存管理,并通過編寫實際代碼與優(yōu)化程序來掌握GPU并行計算的技巧。此外,課程還將介紹CUDA程序性能優(yōu)化策略,使用調試工具分析程序性能瓶頸,并初步了解Nvidia顯卡底層PTX指令集。

課程對象

  • 已具備C++編程基礎的開發(fā)人員。
  • 希望深入了解并行計算和GPU編程的開發(fā)者。
  • 從事科學計算、機器學習、數(shù)據(jù)分析等領域的程序員,或希望使用GPU加速應用程序的開發(fā)人員。

課程目標

  • 理解CUDA編程框架的基本原理及其應用。
  • 掌握如何編寫和調試CUDA程序,利用GPU加速并行算法。
  • 學習CUDA的并行計算模型,包括內核、線程、塊和網格。
  • 掌握CUDA程序的性能優(yōu)化方法,提高程序的執(zhí)行效率。
  • 了解Nvidia顯卡底層PTX指令集,優(yōu)化底層計算性能。

課程收益

  • 掌握CUDA編程框架:通過學習GPU的工作原理和CUDA編程模型,掌握如何編寫并行程序并實現(xiàn)GPU加速。
  • 深入理解并行計算原理:通過學習并行計算算法和CUDA C++編程接口,能夠開發(fā)高效的并行計算程序。
  • 優(yōu)化程序性能:學會識別和解決影響CUDA程序性能的因素,使用NVIDIA Nsight Systems工具進行性能優(yōu)化。
  • 掌握Nvidia CUDA開發(fā)工具:熟悉CUDA工具包、開發(fā)庫(如Thrust、cuBLAS、libcu++)和調試工具,提升開發(fā)效率和代碼質量。
  • 理解底層PTX指令:學習PTX匯編語言和指令集,理解如何通過底層編程提升計算效率。

通過本課程的學習,學員將能夠在開發(fā)過程中充分利用Nvidia GPU的計算能力,優(yōu)化并行算法,提高程序執(zhí)行效率,并在實際應用中應用CUDA框架。

課程時長2天

課程大綱

時間主題內容
第一天CPU和GPU原理CPU和內存的工作原理

GPU和顯存的工作原理

什么是CUDA

CUDA官方文檔閱讀

Nvidia官方典型CUDA應用

設置CUDA環(huán)境顯卡型號確認

CUDA版本

NVIDIA官方驅動支持的操作系統(tǒng)

Linux驅動下載

安裝顯卡驅動

安裝CUDA工具包

編寫第一個程序開發(fā)環(huán)境配置

編寫代碼

編譯器

測試代碼

理解CUDA程序基本概念:內核、線程、塊、網格

編程模型

內存管理

向量加法

索引

CUDA程序的編寫過程

第二天CUDA C++并行編程并行計算原理

并行計算算法

C++并行計算接口

CUDA設備的并行計算指令集

向量加法函數(shù)

CUDA程序優(yōu)化影響CUDA程序性能的因素

性能優(yōu)化策略

使用NVIDIA Nsight Systems

CUDA開發(fā)庫Thrust

cuBLAS

libcu++

Cooperative Groups

PTX指令匯編語言語法

PTX指令集

保留字

識別符

常量

表達式

狀態(tài)空間

函數(shù)和參數(shù)

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