CUDA内核中是否有类似于memcpy()的等效函数?

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我正在尝试使用CUDA内核以异步方式拆分和重塑数组的结构。 memcpy()在内核中无法工作,cudaMemcpy()也是如此;我很困惑。

有人能告诉我从CUDA内核内部复制内存的首选方法吗?

值得注意的是,cudaMemcpy(void *to, void *from, size, cudaMemcpyDeviceToDevice)对于我所要做的事情不起作用,因为它只能从内核外部调用并且不会异步执行。


你写道“memcpy()在内核中不起作用”,但那不是真的,可以看看我的回答... - talonmies
另外请注意,从CUDA 6.0开始,在设备代码中支持cudaMemcpy进行设备到设备的拷贝。 - talonmies
@talonmies 是否也可以使用cudaMemcpy进行设备到主机的拷贝? - starrr
3个回答

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是的,在CUDA内核中有一个等同于memcpy的函数,它也叫做memcpy。以下是一个示例:

__global__ void kernel(int **in, int **out, int len, int N)
{
    int idx = threadIdx.x + blockIdx.x*blockDim.x;

    for(; idx<N; idx+=gridDim.x*blockDim.x)
        memcpy(out[idx], in[idx], sizeof(int)*len);

}

能够像这样无错误地编译:

$ nvcc -Xptxas="-v" -arch=sm_20 -c memcpy.cu 
ptxas info    : Compiling entry function '_Z6kernelPPiS0_ii' for 'sm_20'
ptxas info    : Function properties for _Z6kernelPPiS0_ii
    0 bytes stack frame, 0 bytes spill stores, 0 bytes spill loads
ptxas info    : Used 11 registers, 48 bytes cmem[0]

并发出 PTX:

.version 3.0
.target sm_20
.address_size 32

    .file   1 "/tmp/tmpxft_00000407_00000000-9_memcpy.cpp3.i"
    .file   2 "memcpy.cu"
    .file   3 "/usr/local/cuda/nvvm/ci_include.h"

.entry _Z6kernelPPiS0_ii(
    .param .u32 _Z6kernelPPiS0_ii_param_0,
    .param .u32 _Z6kernelPPiS0_ii_param_1,
    .param .u32 _Z6kernelPPiS0_ii_param_2,
    .param .u32 _Z6kernelPPiS0_ii_param_3
)
{
    .reg .pred  %p<4>;
    .reg .s32   %r<32>;
    .reg .s16   %rc<2>;


    ld.param.u32    %r15, [_Z6kernelPPiS0_ii_param_0];
    ld.param.u32    %r16, [_Z6kernelPPiS0_ii_param_1];
    ld.param.u32    %r2, [_Z6kernelPPiS0_ii_param_3];
    cvta.to.global.u32  %r3, %r15;
    cvta.to.global.u32  %r4, %r16;
    .loc 2 4 1
    mov.u32     %r5, %ntid.x;
    mov.u32     %r17, %ctaid.x;
    mov.u32     %r18, %tid.x;
    mad.lo.s32  %r30, %r5, %r17, %r18;
    .loc 2 6 1
    setp.ge.s32     %p1, %r30, %r2;
    @%p1 bra    BB0_5;

    ld.param.u32    %r26, [_Z6kernelPPiS0_ii_param_2];
    shl.b32     %r7, %r26, 2;
    .loc 2 6 54
    mov.u32     %r19, %nctaid.x;
    .loc 2 4 1
    mov.u32     %r29, %ntid.x;
    .loc 2 6 54
    mul.lo.s32  %r8, %r29, %r19;

BB0_2:
    .loc 2 7 1
    shl.b32     %r21, %r30, 2;
    add.s32     %r22, %r4, %r21;
    ld.global.u32   %r11, [%r22];
    add.s32     %r23, %r3, %r21;
    ld.global.u32   %r10, [%r23];
    mov.u32     %r31, 0;

BB0_3:
    add.s32     %r24, %r10, %r31;
    ld.u8   %rc1, [%r24];
    add.s32     %r25, %r11, %r31;
    st.u8   [%r25], %rc1;
    add.s32     %r31, %r31, 1;
    setp.lt.u32     %p2, %r31, %r7;
    @%p2 bra    BB0_3;

    .loc 2 6 54
    add.s32     %r30, %r8, %r30;
    ld.param.u32    %r27, [_Z6kernelPPiS0_ii_param_3];
    .loc 2 6 1
    setp.lt.s32     %p3, %r30, %r27;
    @%p3 bra    BB0_2;

BB0_5:
    .loc 2 9 2
    ret;
}

BB0_3处的代码块是编译器自动生成的一个字节大小的memcpy循环。从性能角度考虑,使用它可能不是一个好主意,但它得到了充分支持(在所有架构上长期存在)。


四年后编辑以补充信息:自CUDA 6发布周期以来,由于设备端运行时API的发布,也可以直接调用类似下面的内容:

cudaMemcpyAsync(void *to, void *from, size, cudaMemcpyDeviceToDevice)

对于所有支持的架构,包括使用单独编译和设备链接的计算能力3.5及更高版本硬件,在设备代码中都可以使用。


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从性能角度来看,使用它可能不是一个好主意。你的意思是最好使用for循环来复制数组的每个位置吗?如果不是,你能告诉我在哪些可能的数组长度下,使用memcpy更有效吗? - kon psych
太好了--我曾经担心会有函数调用开销,但nVidia的人比那聪明多了。 - wcochran

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在我的测试中,最好的解决方案是编写自己的循环复制例程。 在我的情况下:

__device__
void devCpyCplx(const thrust::complex<float> *in, thrust::complex<float> *out, int len){
  // Casting for improved loads and stores
  for (int i=0; i<len/2; ++i) {
    ((float4*) out)[i] = ((float4*) out)[i];
  }
  if (len%2) {
    ((float2*) out)[len-1] = ((float2*) in)[len-1];
  } 
}

memcpy 可以在内核中使用,但速度可能会慢很多。从主机使用 cudaMemcpyAsync 是一个有效的选择。

我需要将800个连续的长度约为33,000的向量分割成不同缓冲区的长度为16,500,并进行1,600次复制调用。使用nvvp计时:

  • 在内核中使用 memcpy:140毫秒
  • 在主机上使用 cudaMemcpy DtoD:34毫秒
  • 在内核中使用循环复制:8.6毫秒

@talonmies 称,memcpy 逐字节复制效率低下。我仍然针对 compute 3.0,因此无法在设备上测试cudaMemcpy。

编辑: 在新设备上测试。设备运行时 cudaMemcpyAsync(out, in, bytes, cudaMemcpyDeviceToDevice, 0) 与好的复制循环相当,比糟糕的复制循环更好。注意使用设备运行时 API 可能需要编译更改(sm>=3.5,单独编译)。请参阅编程指南nvcc文档进行编译。

设备 memcpy 不好。主机 cudaMemcpyAsync 可以。设备 cudaMemcpyAsync 很好。


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cudaMemcpy()确实是异步运行的,但你说得对,它不能在内核中执行。

新数组的形状是基于某种计算确定的吗?如果是这样,您通常会运行与数组中条目数量相同的线程数。每个线程将运行一个计算以确定数组中单个条目的源和目标,然后使用一个单一的赋值将其复制到那里(dst[i] = src[j])。 如果新数组的形状不是基于计算的,则从主机运行一系列使用cudaMemCpyDeviceToDevicecudaMemcpy()可能更有效率。


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