CUDA軟件架構—網格（Grid）、線程塊（Block）和線程（Thread）的組織關系以及線程索引的計算公式

2019-11-14 09:11:46

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網格（Grid）、線程塊（Block）和線程（Thread）的組織關系

CUDA的軟件架構由網格（Grid）、線程塊（Block）和線程（Thread）組成，相當于把GPU上的計算單元分為若干（2~3）個網格，每個網格內包含若干（65535）個線程塊，每個線程塊包含若干（512）個線程，三者的關系如下圖：

Thread，block，grid是CUDA編程上的概念，為了方便程序員軟件設計，組織線程。

thread：一個CUDA的并行程序會被以許多個threads來執行。block：數個threads會被群組成一個block，同一個block中的threads可以同步，也可以通過shared memory通信。grid：多個blocks則會再構成grid。

網格（Grid）、線程塊（Block）和線程（Thread）的最大數量

CUDA中可以創建的網格數量跟GPU的計算能力有關，可創建的Grid、Block和Thread的最大數量參看以下表格：

在單一維度上，程序的執行可以由多達3*65535*512=100661760（一億）個線程并行執行，這對在CPU上創建并行線程來說是不可想象的。

線程索引的計算公式

一個Grid可以包含多個Blocks，Blocks的組織方式可以是一維的，二維或者三維的。block包含多個Threads，這些Threads的組織方式也可以是一維，二維或者三維的。CUDA中每一個線程都有一個唯一的標識ID—ThreadIdx，這個ID隨著Grid和Block的劃分方式的不同而變化，這里給出Grid和Block不同劃分方式下線程索引ID的計算公式。1、 grid劃分成1維，block劃分為1維 int threadId = blockIdx.x *blockDim.x + threadIdx.x; 2、 grid劃分成1維，block劃分為2維 int threadId = blockIdx.x * blockDim.x * blockDim.y+ threadIdx.y * blockDim.x + threadIdx.x; 3、 grid劃分成1維，block劃分為3維 int threadId = blockIdx.x * blockDim.x * blockDim.y * blockDim.z + threadIdx.z * blockDim.y * blockDim.x + threadIdx.y * blockDim.x + threadIdx.x; 4、 grid劃分成2維，block劃分為1維 int blockId = blockIdx.y * gridDim.x + blockIdx.x; int threadId = blockId * blockDim.x + threadIdx.x; 5、 grid劃分成2維，block劃分為2維 int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y * gridDim.x; int threadId = blockId * (blockDim.x * blockDim.y) + (threadIdx.y * blockDim.x) + threadIdx.x; 6、 grid劃分成2維，block劃分為3維 int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y * gridDim.x; int threadId = blockId * (blockDim.x * blockDim.y * blockDim.z) + (threadIdx.z * (blockDim.x * blockDim.y)) + (threadIdx.y * blockDim.x) + threadIdx.x; 7、 grid劃分成3維，block劃分為1維 int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y * gridDim.x + gridDim.x * gridDim.y * blockIdx.z; int threadId = blockId * blockDim.x + threadIdx.x; 8、 grid劃分成3維，block劃分為2維 int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y * gridDim.x + gridDim.x * gridDim.y * blockIdx.z; int threadId = blockId * (blockDim.x * blockDim.y) + (threadIdx.y * blockDim.x) + threadIdx.x; 9、 grid劃分成3維，block劃分為3維 int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y * gridDim.x + gridDim.x * gridDim.y * blockIdx.z; int threadId = blockId * (blockDim.x * blockDim.y * blockDim.z) + (threadIdx.z * (blockDim.x * blockDim.y)) + (threadIdx.y * blockDim.x) + threadIdx.x;

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