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CUDA编程PDF

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简介:
《CUDA编程PDF》是一份详细的教程文档,旨在帮助开发者利用NVIDIA CUDA技术进行高效并行计算。书中涵盖了从基础概念到高级优化技巧的内容。 CUDA编程:使用GPU进行并行计算的开发者指南由Shane Cook编写。在过去五年里,由于一家连续多年成为顶级游戏硬件制造商的公司——NVIDIA所带来的变革,在计算机领域掀起了一场革命。随着CUDA(统一计算设备架构)编程语言的引入,这些功能强大的图形处理器首次可以被普通的C程序员用来处理复杂的计算任务。从嵌入式设备行业到家用电脑再到超级计算机,这一切都因这一技术而发生了变化。 计算机软件行业的重大转变之一是从串行编程转向并行编程。在此背景下,CUDA取得了显著进展。GPU的特性决定了它非常适合高速图形渲染,并且这些操作本质上是并行进行的。CUDA采用了一种简单的数据并行模型,并将其融入到一种不需要使用任何图形原语的编程模式中。 事实上,与它的前身不同的是,CUDA并不需要对图形或图形原语有任何理解和知识。你也不必成为游戏程序员。CUDa语言让GPU看起来就像另一个可编程设备一样简单易用。 在本书中,我将假设读者没有任何关于CUDA或者并行编程的先前经验。我会假定他们具备一定的C/C++编程语言的基础知识。随着我们不断深入学习,当你变得更加熟练使用CUDA时,我们将涵盖更多高级主题,并带领你从一个对并行性一无所知的程序员转变为能够充分利用CUDA潜力的专业人士。 对于已经熟悉并行编程概念和CUDA的开发者们来说,我们会详细讨论GPU架构及其如何最大限度地利用这些硬件的优势,包括最新的Fermi和Kepler硬件。只需几个小时的基本培训后,任何会使用C或C++语言的人都可以开始用CUDA进行编程,并且通过本书的学习可以在几倍至十倍以上的速度提升中取得显著成果。 这本书主要针对学习CUDA而设计,但重点在于性能优化,在确保代码正确的前提下追求更高的效率。你的技能水平和对编写高性能GPU代码的理解将从这一文本中获得巨大收益。 这是一本由实际从业者撰写的关于如何在真实应用中使用CUDA的实用指南,并且同时涵盖了必要的理论背景知识,使所有读者无论其背景如何都能够跟随学习并掌握CUDA编程技巧,因此这本书非常适合专业开发者以及那些研究GPU或并行编程的学生。

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客服
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  • CUDAPDF
    优质
    《CUDA编程PDF》是一份详细的教程文档,旨在帮助开发者利用NVIDIA CUDA技术进行高效并行计算。书中涵盖了从基础概念到高级优化技巧的内容。 CUDA编程:使用GPU进行并行计算的开发者指南由Shane Cook编写。在过去五年里,由于一家连续多年成为顶级游戏硬件制造商的公司——NVIDIA所带来的变革,在计算机领域掀起了一场革命。随着CUDA(统一计算设备架构)编程语言的引入,这些功能强大的图形处理器首次可以被普通的C程序员用来处理复杂的计算任务。从嵌入式设备行业到家用电脑再到超级计算机,这一切都因这一技术而发生了变化。 计算机软件行业的重大转变之一是从串行编程转向并行编程。在此背景下,CUDA取得了显著进展。GPU的特性决定了它非常适合高速图形渲染,并且这些操作本质上是并行进行的。CUDA采用了一种简单的数据并行模型,并将其融入到一种不需要使用任何图形原语的编程模式中。 事实上,与它的前身不同的是,CUDA并不需要对图形或图形原语有任何理解和知识。你也不必成为游戏程序员。CUDa语言让GPU看起来就像另一个可编程设备一样简单易用。 在本书中,我将假设读者没有任何关于CUDA或者并行编程的先前经验。我会假定他们具备一定的C/C++编程语言的基础知识。随着我们不断深入学习,当你变得更加熟练使用CUDA时,我们将涵盖更多高级主题,并带领你从一个对并行性一无所知的程序员转变为能够充分利用CUDA潜力的专业人士。 对于已经熟悉并行编程概念和CUDA的开发者们来说,我们会详细讨论GPU架构及其如何最大限度地利用这些硬件的优势,包括最新的Fermi和Kepler硬件。只需几个小时的基本培训后,任何会使用C或C++语言的人都可以开始用CUDA进行编程,并且通过本书的学习可以在几倍至十倍以上的速度提升中取得显著成果。 这本书主要针对学习CUDA而设计,但重点在于性能优化,在确保代码正确的前提下追求更高的效率。你的技能水平和对编写高性能GPU代码的理解将从这一文本中获得巨大收益。 这是一本由实际从业者撰写的关于如何在真实应用中使用CUDA的实用指南,并且同时涵盖了必要的理论背景知识,使所有读者无论其背景如何都能够跟随学习并掌握CUDA编程技巧,因此这本书非常适合专业开发者以及那些研究GPU或并行编程的学生。
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  • CUDA QT与实例.pdf
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  • CUDA-Fortran高效实战.pdf
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    《CUDA-Fortran高效编程实战》一书深入浅出地讲解了如何使用Fortran语言进行CUDA编程,帮助读者掌握在NVIDIA GPU上利用并行计算技术优化科学计算和工程应用的方法。 CUDA-Fortran高效编程实践涉及使用Fortran语言进行并行计算的优化技巧和技术,旨在帮助开发者充分利用NVIDIA GPU的强大处理能力来加速科学计算、工程模拟和其他高性能计算任务。通过学习CUDA-Fortran,可以有效地将数据密集型应用迁移到GPU上运行,从而显著提高程序执行效率和性能表现。
  • CUDA C权威指南.pdf
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    《CUDA C编程权威指南》深入浅出地讲解了如何使用NVIDIA CUDA技术进行高效并行计算编程,是掌握GPU加速应用开发不可或缺的资源。 ### CUDA C编程权威指南知识点概览 #### 第1章 基于CUDA的异构并行计算 **1.1 并行计算** - **串行编程与并行编程** - 串行编程:按照顺序逐条执行指令。 - 并行编程:同时执行多条指令,利用多处理器或多核心提高效率。 - **数据和任务并行性** - 数据并行:相同的操作应用于不同的数据集。 - 任务并行:不同任务被分配给不同的处理器执行。 - **计算机架构** - CPU与GPU的区别及其适用场景。 - 多核处理器的设计原理。 - **异构计算** - 异构架构的概念,结合不同类型处理器实现高性能计算。 - CUDA介绍:NVIDIA的一种并行计算平台及编程模型。 - **用GPU输出Hello World** - CUDA编程环境搭建步骤。 - 第一个CUDA程序示例——输出“Hello World”。 - **学习难度与基础要求** - CUDA C编程的基本难度介绍,所需基础知识和技巧的概述。 - **本章总结** - 对并行计算重要性的强调及内容回顾。 #### 第2章 CUDA编程模型 **2.1 CUDA编程结构** - 主程序(host)和设备程序(device)的概念及其交互方式。 - 内存管理:不同类型的内存(如全局内存、共享内存等)的使用方法以及基本操作。 - 线程管理:线程的概念,组织方式及如何在CUDA中管理和调度线程。 **2.2 核函数** - 定义和调用核函数的方法及其参数传递方式。 - 编写核函数规范与注意事项、测试核函数正确性的方法。 **2.3 错误处理与程序执行** - CUDA编程中的常见错误类型及调试技巧,CUDA程序的编译过程和执行流程介绍。 **2.4 性能分析工具** - 用CPU计时器测量核函数执行时间的方法。 - 使用NVIDIA提供的nvprof工具进行性能分析。 **2.5 GPU设备管理** - 查询GPU信息、选择最优GPU以及使用nvidia-smi工具获取GPU信息的介绍。 #### 第3章 CUDA执行模型 **3.1 GPU架构概述** - GPU架构发展历程及其特点,Fermi和Kepler架构的特点及改进点。 **3.2 线程束** - 线程束(warp)的概念、重要性以及如何减少分支分化。 **3.3 并行性能优化** - 使用nvprof工具检测线程束活跃程度与内存操作情况,增大并行性的方法介绍。 **3.4 动态并行** - 动态并行(dynamic parallelism)概念及其在CUDA中的实现方式。 #### 第4章 全局内存 **4.1 CUDA内存模型概述** - 内存层次结构的优点分析及不同层次之间的区别,CUDA内存模型构成与特点。 **4.2 内存管理** - 基本的内存分配和释放操作、传输方法及其效率优化。 **4.3 全局内存访问模式** - 不同类型全局内存访问模式对性能的影响以及如何提高其性能的方法。 #### 第5章 共享与常量内存 **5.1 CUDA共享内存概述** - 分配、存储体和访问模型,配置内存量及同步机制介绍。 **5.2 数据布局优化** - 方形与矩形共享内存使用场景及其数据布局的性能提升方法。 #### 第6章 流和并发 **6.1 流管理与事件** - CUDA流的概念、创建管理策略以及优先级设置,CUDA事件在同步中的作用介绍。 **6.2 并发内核执行** - 在非空流中实现多个内核的并行执行优化方法,Fermi GPU特性及其对并发支持。 以上内容涵盖了《CUDA C编程权威指南》的主要知识点,旨在帮助读者全面了解CUDA编程的基本原理和高级技巧,并为后续深入学习奠定基础。
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    简介:本课程专注于教授使用NVIDIA CUDA C进行高性能并行计算编程的技术与方法,适合希望深入学习GPU加速应用开发的专业人士。 专业CUDA C编程包括本章中用作说明性示例的任何代码文件。每个章节都有自己的代码文件夹,包含该章节的示例.c和.cu文件。此外,每个章节的文件夹还都包含一个Makefile,用于构建其中的样本程序。common/目录包含了多个章节共用的common.h头文件。
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    《CUDA V8.0编程指南》是一本全面介绍NVIDIA CUDA架构及其V8.0版本编程技术的专业书籍,旨在帮助开发者高效利用GPU进行并行计算。 CUDAV8.0 编程指南提供了详细的教程和示例代码,帮助开发者掌握如何使用CUDA进行并行计算编程。该指南涵盖了从基础概念到高级优化技巧的各个方面,是学习和应用CUDA技术的理想资源。
  • NVIDIA CUDA指南
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    《NVIDIA CUDA编程指南》是一本深入介绍CUDA架构和编程技术的专业书籍,帮助开发者高效利用GPU进行并行计算。 ### NVIDIA CUDA 编程指南 #### 一、高性能计算与并行计算概述 在现代个人计算机中,中央处理器(CPU)和操作系统处理着极其复杂的任务。当你使用计算机时,操作系统会跟踪你所有的活动,在后台进行通信,并组织你在听音乐、浏览网页和阅读电子邮件时所需的各种信息。尽管CPU一次只能执行一个任务,但由于其足够的速度,这些串行任务似乎可以同时运行。随着新型多核CPU的出现,每个核心都可以同时处理额外的任务。 然而,还有一类不同的计算问题——并行计算,在过去主要局限于大型服务器集群和异构超级计算机中。标准的CPU架构非常擅长管理许多独立的任务,但在处理能够分解成多个更小元素并在并行环境中分析的问题时效率不高。这正是图形处理单元(GPU)擅长解决的问题类型。 GPU在快速且经济地解决此类问题方面具有巨大潜力。GPU计算是指利用GPU的强大并行处理能力来执行大规模数据并行运算的技术,这一技术不仅广泛应用于科学计算领域如天气预报、流体动力学模拟等,也应用于人工智能和深度学习等领域。 #### 二、NVIDIA Tesla GPU 解决方案 **2.1 GPU 计算解决方案集** NVIDIA Tesla GPU 解决方案包括一系列硬件和软件工具,旨在为高性能计算提供全面支持。这些解决方案覆盖从桌面级超级计算机到服务器级别的各种应用环境,满足不同规模的数据处理需求。 **2.2 行业标准架构** NVIDIA Tesla GPU 支持多种行业标准架构,确保其兼容性和可扩展性。这包括支持主流接口如PCI Express以及CUDA编程模型等软件开发框架。 **2.3 NVIDIA Tesla GPU** NVIDIA Tesla GPU 是专为高性能计算设计的图形处理器。它采用先进的GPU架构,能够高效处理大量并行计算任务。这些GPU拥有大量的流处理器,实现极高的浮点运算性能。 **2.4 NVIDIA Tesla GPU 桌面级超级计算机** 针对需要高性能计算能力但又受限于空间或预算的用户,NVIDIA提供了Tesla GPU桌面级超级计算机解决方案。这类设备结合了高性能GPU和强大的CPU,提供一个紧凑而高效的计算平台。 **2.5 NVIDIA Tesla GPU 服务器** 对于数据中心或大规模计算集群的需求,NVIDIA Tesla GPU 服务器是理想的解决方案。这些服务器配备了多个高性能GPU,能够处理海量数据并行计算任务。 **2.6 NVIDIA CUDA GPU 计算软件** CUDA(Compute Unified Device Architecture)是NVIDIA推出的一种通用并行计算架构,它允许开发者直接访问GPU的并行计算资源。CUDA编程模型提供了丰富的API和库,使开发者能够充分利用GPU的计算能力来加速应用程序。 #### 三、案例研究 本章节通过具体的案例展示了GPU计算在各个领域的实际应用效果: **3.1 GPU 计算案例** - **医学影像:数字断层合成** 数字断层合成是一种医学影像技术。利用GPU加速处理,可以在短时间内生成高质量的三维图像。 - **模拟与设计:MRI安全生物医学植入物** 在生物医学工程领域,GPU计算可以显著加快MRI安全植入物的设计和测试过程。 - **地球科学:石油与天然气勘探** 地震数据分析是石油勘探的重要组成部分。利用GPU加速处理能够提高数据处理的速度和精度。 - **生物计算:分子动力学模拟** 在分子生物学中,GPU加速技术极大地提高了蛋白质结构预测和药物筛选速度。 - **科学计算:MathWorks MATLAB** MATLAB是一款广泛用于科学计算的软件。通过集成CUDA,用户可以使用GPU来加速复杂计算任务。 - **神经回路模拟:进化机器** 在神经科学研究领域,GPU计算能够构建大规模神经网络模型,以模拟神经系统功能。 #### 四、获取更多信息 NVIDIA CUDA 编程指南不仅是一本介绍 GPU 计算基础知识的手册,也是深入探索 GPU 技术及其在多个应用领域的实践的重要参考文献。通过理解和掌握其中的知识点,开发者和研究人员可以更好地利用GPU的强大并行计算能力,推动科学和技术的进步。