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CUDA-Based GPU Parallel Programming Development

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简介:
本课程专注于基于CUDA的GPU并行编程开发,深入讲解如何利用GPU的强大计算能力加速应用性能,适用于希望掌握高效并行计算技术的学习者和开发者。 《使用CUDA的GPU并行程序开发》(Chapman & Hall/CRC 计算科学)由Tolga Soyata编写,ISBN-10编号为 1498750753,ISBN-13 编号为 9781498750752。本书的版本是第一版,出版日期为2018年2月16日,共包含477页。 《使用CUDA的GPU并行程序开发》通过展示不同系列GPU之间的差异来教授GPU编程方法,这种方法使读者能够准备迎接下一代乃至未来的GPU技术挑战。书中强调了长期保持相关性的概念,而不是特定平台的具体概念,并同时提供有价值的、依赖于具体平台的解释。 本书分为三个独立的部分:第一部分使用CPU多线程介绍并行性,通过几个简单的程序演示如何将一个大型任务分解成多个平行子任务并在CPU线程中映射。第二部分介绍了GPU的大规模并行处理,在Nvidia的不同平台上对相同的程序进行并行化,并重复性能分析过程。由于CPU和GPU的核心与内存结构不同,结果以有趣的方式有所不同。 本书的最终目标是让程序员意识到所有的好想法以及坏的想法,以便读者在自己的项目中应用好的想法并避免不好的想法。第三部分为希望扩展视野的读者提供指南,介绍了流行的CUDA库(如cuBLAS、cuFFT、NPP和Thrust),OpenCL编程语言,使用其他编程语言和API库进行GPU编程的概述(例如Python、OpenCV、OpenGL以及Apple的Swift 和Metal)及深度学习库 cuDNN。

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客服
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  • CUDA-Based GPU Parallel Programming Development
    优质
    本课程专注于基于CUDA的GPU并行编程开发,深入讲解如何利用GPU的强大计算能力加速应用性能,适用于希望掌握高效并行计算技术的学习者和开发者。 《使用CUDA的GPU并行程序开发》(Chapman & Hall/CRC 计算科学)由Tolga Soyata编写,ISBN-10编号为 1498750753,ISBN-13 编号为 9781498750752。本书的版本是第一版,出版日期为2018年2月16日,共包含477页。 《使用CUDA的GPU并行程序开发》通过展示不同系列GPU之间的差异来教授GPU编程方法,这种方法使读者能够准备迎接下一代乃至未来的GPU技术挑战。书中强调了长期保持相关性的概念,而不是特定平台的具体概念,并同时提供有价值的、依赖于具体平台的解释。 本书分为三个独立的部分:第一部分使用CPU多线程介绍并行性,通过几个简单的程序演示如何将一个大型任务分解成多个平行子任务并在CPU线程中映射。第二部分介绍了GPU的大规模并行处理,在Nvidia的不同平台上对相同的程序进行并行化,并重复性能分析过程。由于CPU和GPU的核心与内存结构不同,结果以有趣的方式有所不同。 本书的最终目标是让程序员意识到所有的好想法以及坏的想法,以便读者在自己的项目中应用好的想法并避免不好的想法。第三部分为希望扩展视野的读者提供指南,介绍了流行的CUDA库(如cuBLAS、cuFFT、NPP和Thrust),OpenCL编程语言,使用其他编程语言和API库进行GPU编程的概述(例如Python、OpenCV、OpenGL以及Apple的Swift 和Metal)及深度学习库 cuDNN。
  • Concepts and Practice of Parallel Programming
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    《Concepts and Practice of Parallel Programming》是一本深入介绍并行编程理论与实践的书籍,适合希望掌握现代多核处理器编程技术的程序员和计算机科学学生阅读。书中涵盖了从基础概念到高级应用的知识体系,并通过大量实例展示如何利用并行计算提升程序性能。 Parallel Programming: Concepts and Practice Authors: Bertil Schmidt Ph.D., Jorge Gonzalez-Dominguez Ph.D., Christian Hundt, Moritz Schlarb ISBN-10: 0128498900 ISBN-13: 9780128498903 Edition: 1 Publication Date: November 27, 2017 Pages: 416 Price: $79.95 Cover Half Title Parallel Programming: Concepts and Practice Copyright © 2018 Preface Acknowledgments Chapter 1 Introduction Chapter 2 Theoretical Background Chapter 3 Modern Architectures Chapter 4 C++11 Multithreading Chapter 5 Advanced C++11 Multithreading Chapter 6 OpenMP Chapter 7 Compute Unified Device Architecture (CUDA) Chapter 8 Advanced CUDA Programming Chapter 9 Message Passing Interface (MPI) Chapter 10 Unified Parallel C++ Index Back Cover
  • Parallel Programming in Multicore OCaml Using Domainslib:...
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    本篇文章探讨了使用OCaml中的Domainslib库进行多核并行编程的方法。通过实例说明如何提高程序性能和利用现代多核心处理器的优势。 在多核OCaml中的并行编程本教程将指导您如何开始编写使用Multicore OCaml的并行程序。所有代码示例及其相应的沙丘文件可以在code目录中找到。 本教程包括以下部分: - 多核OCaml是OCaml的一个扩展,原生支持通过Domains实现共享内存并行性,并且通过Algebraic effects来处理并发问题。 - 目前正逐步合并到标准的OCaml版本当中。预计首先会加入仅限领域的多核特性,随后才是代数效应相关的功能。 - 并发是指将计算任务划分成多个部分,在不同的时间段内并行执行而不是严格按照顺序进行的方式;而并行性则是指在同一时间内运行多个计算的过程,主要通过在具有多核心的计算机上使用多个处理器来实现。 关于多核OCaml的设计决策及其并发与并行性的现状可以在相关文档中找到详细介绍。此外,Multicore OCaml编译器附带了两种不同类型的垃圾回收机制:ConcMinor(并发次要收集器)和ParMinor(世界末日的并行次要收集器)。我们的实验结果表明,在大多数情况下,使用ParMinor会带来更好的性能表现。
  • CUDA-Based SAR Imaging CSA
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    CUDA-Based SAR Imaging CSA是一种基于CUDA技术的合成孔径雷达成像压缩感知算法,显著提升了SAR图像处理的速度与质量。 标题《CUDA-SAR Imaging CSA》描述了一项基于GPU的SAR成像程序的研究成果。通过利用GPU强大的浮点运算能力和高度并行处理能力,该研究在GPU上验证了CSA(Chirp Scaling Algorithm)算法,并取得了良好的效果。 这项工作揭示了当前合成孔径雷达(SAR)成像领域中应用高性能计算技术的实践与研究进展。SAR是一种高分辨率雷达成像技术,在地表监测、灾害评估、军事侦察和地形测绘等众多领域得到广泛应用。CSA是SAR图像处理中的重要信号处理算法,用于提高成像质量。 该内容涉及以下主要知识点: 1. GPU在高性能计算中的作用:GPU原本设计用于图形处理,但其并行架构特别适合大规模并行任务的执行。随着通用计算技术的发展(General-Purpose computing on Graphics Processing Units, GPGPU),GPU成为科学计算、数据分析和图像处理等领域的重要平台。特别是在需要大量浮点运算的情况下,如SAR成像,GPU能显著缩短计算时间。 2. 合成孔径雷达(SAR)技术:这是一种利用无线电波的高分辨率成像方法,在全天候条件下对地表进行精确监测。通过发射一系列脉冲信号并接收地面反射回波来生成图像,其空间分辨率远高于传统的雷达系统。SAR的一个重要特点是能够在恶劣天气条件(如云层覆盖或夜间)下工作。 3. CSA算法在SAR成像中的应用:CSA用于对SAR信号进行距离压缩和方位压缩处理,从而获得高质量的二维地表图像。该算法通过斜率变换提高了信号处理精度,并减少了计算复杂度。 4. CUDA编程模型:CUDA是NVIDIA推出的一种并行计算框架,允许开发者利用其GPU执行通用计算任务。它提供了一个简化了的接口,支持使用C语言等传统编程方式编写高效能的GPU程序。CUDA中的线程块和网格结构设计为大量并发运行的任务提供了灵活性,能够充分利用GPU的强大处理能力。 5. SAR成像的基本原理:这包括信号生成、接收以及一系列复杂的处理步骤(如回波模拟、距离压缩、方位压缩及距离徙动校正等)。在进行SAR图像形成时需要精确控制雷达脉冲的发射与接收,并对采集到的数据执行变换和解码操作,以获得清晰的地表图。 6. SAR成像的仿真:通过使用CUDA,在GPU上实现模拟有助于理解SAR的工作原理以及相关算法。这包括生成特定场景、信号传输及接收过程仿真实验,以及图像重建等步骤。该方法为新算法的设计和测试提供了便利条件,并特别适用于需要大量重复计算的任务。 7. 机载SAR成像模型及其几何特性:根据不同的平台(如飞机或卫星)进行的SAR成像是有区别的,这决定了其特定模式的选择。例如条带式、聚束式或者扫描方式等。对于机载系统而言,需要考虑雷达波段覆盖范围、飞行高度及速度等因素来确定如何从接收到的数据中还原地表细节。 8. SAR信号处理中的基础概念:该领域使用了专门术语描述无线电波特性及其与地面目标的相互作用(如线性调频信号、波束宽度等)。这些知识对于理解SAR数据采集和后端分析至关重要。 9. 实现CSA算法时的优势对比:通过在GPU上实现并测试CSA算法,并将其性能与其他传统CPU平台上的方法进行比较,可以明显看出利用CUDA技术处理SAR图像的显著优势。这不仅体现在计算时间缩短方面,在效率提升及成像质量改善等方面亦有突出表现。 总体而言,将CSA算法移植到基于CUDA架构下的GPU平台上执行为海量数据处理提供了强大的支持能力。随着科技的进步与发展,未来在SAR领域中应用类似的技术(如CUDA)有望成为高性能计算领域的主流趋势之一。
  • Programming Large-Scale Parallel Systems: A Practical Guide
    优质
    《Programming Large-Scale Parallel Systems: A Practical Guide》是一本实用指南,为开发者提供了编写大规模并行系统程序的技术和方法。书中涵盖了从理论到实践的各种技巧与案例研究,帮助读者理解和掌握构建高性能计算应用的关键概念和技术。 ### 编程大规模并行处理器:一种实践方法 #### 并行编程与性能优化 《Programming Massively Parallel Processors: A Hands-on Approach》是一本针对并行编程领域的重要书籍,特别聚焦于图形处理单元(GPU)上的并行计算。本书通过实际操作的方式引导读者理解并行编程的基本原理及其在GPU上的应用。 #### GPU作为高性能计算平台 随着技术的发展,GPU因其强大的并行处理能力而备受关注。传统CPU通常只有几个核心来执行各种任务,相比之下,现代GPU拥有数百甚至数千个核心,专门用于大规模的并行运算。这种架构非常适合图形渲染、深度学习等数据密集型应用。 #### CUDA简介 本书重点介绍了CUDA(Compute Unified Device Architecture),这是NVIDIA开发的一种并行计算平台和API模型,允许开发者利用GPU的强大能力进行通用计算任务。CUDA支持多种编程语言如C++,简化了高性能应用程序的编写过程。 #### Tesla架构与NVIDIA GPU 书中详细讨论了Tesla架构,它是专为专业市场设计的一系列GPU产品线的基础,并提供高性能、高可靠性和低能耗的解决方案。此外,本书还介绍了NVIDIA GPU的发展历程及其未来的架构方向。 #### 数据并行问题与案例分析 除了理论知识外,《Programming Massively Parallel Processors: A Hands-on Approach》提供了丰富的实践案例来帮助读者理解如何在GPU上实现高效的数据并行计算。书中详细展示了两个将原本只能在CPU上运行的程序转换为CUDA代码后获得显著性能提升的例子,其中一个例子显示了速度提升了10到15倍,经过优化后的版本甚至达到了45至105倍。 #### 未来趋势展望 作者对未来的并行计算技术进行了展望,包括新的编程语言和技术的发展,如OpenCL等。这些工具进一步扩展了并行计算的应用范围和发展前景。 #### 结语 总的来说,《Programming Massively Parallel Processors: A Hands-on Approach》是一本非常有价值的参考书籍,它不仅涵盖了GPU并行编程的基础知识,还深入探讨了如何利用CUDA和Tesla架构来解决复杂的计算问题。无论是初学者还是专业人士都能从这本书中获得宝贵的指导和启发,在并行计算领域取得更大的成就。
  • Professional CUDA C Programming Skills
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    本课程专注于教授专业的CUDA C编程技能,帮助学员掌握高效利用NVIDIA GPU进行并行计算的方法和技术。适合有C/C++基础且希望深入学习GPU加速应用开发的人士。 CUDA(计算统一设备架构)是由显卡制造商NVIDIA开发的运算平台。它是一种通用并行计算架构,使GPU能够解决复杂的计算问题。CUDA包含了一套指令集架构以及GPU内部的并行计算引擎,允许开发者使用C语言为CUDA编写程序,并且在支持该技术的处理器上以高性能运行这些程序。从CUDA 3.0版本开始,它也开始支持C++和FORTRAN编程语言。
  • Professional TBB C++ Parallel Programming using Threading Building Blocks
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    本书详细介绍如何利用Threading Building Blocks(TBB)进行C++并行编程,适用于专业开发者和研究人员。 Pro TBB C++ Parallel Programming with Threading Building Blocks 这段文本主要介绍的是使用Threading Building Blocks (TBB) 进行C++ 并行编程的专业知识和技术。TBB是一个由Intel开发的库,用于简化并行程序设计,特别适用于多核处理器环境下的高性能计算任务。通过利用TBB,程序员可以更高效地编写出能够充分利用现代计算机硬件资源的软件应用。 重写后的文本保持了原文的核心内容和意图不变,仅移除了与主题无关的信息如链接、联系方式等,并未添加额外解释或注释。
  • Complete Guide to Professional CUDA C Programming
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    本书为专业CUDA C编程提供全面指导,涵盖并行计算基础、GPU架构及优化技巧,适合希望深入学习高性能计算技术的读者。 《专业CUDA C编程》是一本深入探讨CUDA技术的书籍。CUDA是NVIDIA公司推出的用于并行计算的技术框架,特别适用于高性能计算和图形处理领域。该资源包包含了高清电子书、源代码示例以及配套的课后习题答案,对学习CUDA编程非常有帮助。 CUDA C编程语言是在标准C++的基础上扩展而来的,增加了GPU编程的支持功能。在学习CUDA C的过程中,需要掌握以下几个核心概念: 1. **CUDA架构**:理解NVIDIA GPU中的流处理器(Streaming Multiprocessors, SMs)和线程块(Thread Blocks),以及如何组织这些硬件结构以优化程序性能。 2. **设备与主机内存管理**:在GPU(设备端)和CPU(主机端)之间传输数据,并掌握使用CUDA内存复制函数如cudaMemcpy来有效管理不同类型的设备内存。 3. **内核函数编写**:了解并行执行于大量线程中的内核函数,注意避免数据竞争和死锁等同步问题。 4. **线程层级组织**:理解如何通过优化线程、线程块以及网格的配置来最大化程序性能。 5. **同步与通信机制**:掌握cudaThreadSynchronize()和__syncthreads()等多种CUDA提供的同步方法,确保多个线程间的正确交互。 6. **错误处理流程**:学习检查CUDA API调用返回值的重要性,并通过及时发现和解决问题提高代码的可靠性。 7. **性能优化策略**:熟悉使用CUDA Profiler工具进行性能分析的方法,以及如何改善内存访问模式、减少数据传输量及提升并行度来加速程序运行速度。 压缩包内的源码部分提供了大量实际应用示例,如矩阵乘法、图像处理和物理模拟等场景下的代码实现。这些实例有助于加深对CUDA编程的理解,并展示其在不同领域的强大功能。 课后习题答案则能够帮助学习者评估自己的理解水平,通过对比个人解题思路与标准答案来识别不足之处并加以改进。 总之,《专业CUDA C编程》及其配套资源为初学者和有经验的开发者提供了一个全面的学习平台,涵盖了从理论到实践再到自我检测的所有方面。
  • GPU-Burn:多GPUCUDA压力测试
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    GPU-Burn是一款专为多GPU系统设计的CUDA压力测试工具,旨在全面评估和优化图形处理器在复杂计算任务中的性能与稳定性。 要构建GPU Burn,请执行以下操作:make 若需删除GPU Burn的构建工件,请运行命令:make clean 默认情况下,GPU Burn使用计算能力5.0。如需覆盖此设定,可使用如下指令: make COMPUTE= 在调用make时可以添加CFLAGS来修改编译器标志列表中的内容,例如: make CFLAGS=-Wall 同样地,在调用make命令以修改链接器标志默认设置时,请加入LDFLAGS参数,比如这样操作: make LDFLAGS=-lmylib 如果您需要自定义nvcc的选项,则可以在执行make指令的时候添加NVCCFLAGS变量,例如: make NVCCFLAGS=-ccbin 若要指定非标准安装位置或特定版本的cuda工具包,请使用CUDAPATH参数。