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C++类调用CUDA核函数

2023-07-05 04:26:26 深夜i -- --

C++ 类 CUDA 核函数调用

在现代的计算机领域中，显卡的运算能力不可忽视，通过CUDA（Compute Unified Device Architecture）的技术可以利用显卡进行并行计算，大幅提高数据处理的效率。而C++是一种经典的面向对象编程语言，可以方便地封装功能模块，提高代码的可重用性和可读性。那么，如果能在C++中调用CUDA的核函数，这将是一个非常有用的工具。

首先，我们需要安装NVIDIA的CUDA开发环境，该环境包括CUDA工具包和显卡驱动程序。然后，我们就可以在C++中进行CUDA的编程了。为了方便起见，我们可以首先编写一个CUDA的核函数，用于计算矩阵乘法。如下所示：

uda
__global__ void matrixMultiplication(float* A, float* B, float* C, int m, int n, int k) {
  int i = blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x;
  int j = blockIdx.y * blockDim.y + threadIdx.y;
  if (i < m && j < k) {
    float sum = 0.0f;
    for (int p = 0; p < n; p++) {
      sum += A[i * n + p] * B[p * k + j];
    }
    C[i * k + j] = sum;
  }
}

该核函数可以实现两个矩阵的乘法，并将结果存储在输出矩阵C中。接下来，我们可以在C++程序中调用该核函数，实现矩阵乘法的运算。具体步骤如下所示：


int main() {
  int m = 1000, n = 1000, k = 1000;
  float* A, *B, *C, *d_A, *d_B, *d_C;
  size_t size_A = m * n * sizeof(float);
  size_t size_B = n * k * sizeof(float);
  size_t size_C = m * k * sizeof(float);
  // Allocate memory on host
  A = (float*)malloc(size_A);
  B = (float*)malloc(size_B);
  C = (float*)malloc(size_C);
  // Initialize matrices on host
  for (int i = 0; i < m; i++) {
    for (int j = 0; j < n; j++) {
      A[i * n + j] = i + j * 0.01f;
    }
  }
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    for (int j = 0; j < k; j++) {
      B[i * k + j] = i * j * 0.01f + j;
    }
  }
  // Allocate memory on device
  cudaMalloc((void**)&d_A, size_A);
  cudaMalloc((void**)&d_B, size_B);
  cudaMalloc((void**)&d_C, size_C);
  // Copy matrices from host to device
  cudaMemcpy(d_A, A, size_A, cudaMemcpyHostToDevice);
  cudaMemcpy(d_B, B, size_B, cudaMemcpyHostToDevice);
  // Set block and grid sizes
  dim3 DimBlock(32, 32, 1);
  dim3 DimGrid((m + DimBlock.x - 1) / DimBlock.x, (k + DimBlock.y - 1) / DimBlock.y, 1);
  // Call CUDA kernel function
  matrixMultiplication<<<DimGrid, DimBlock>>>(d_A, d_B, d_C, m, n, k);
  // Copy result matrix from device to host
  cudaMemcpy(C, d_C, size_C, cudaMemcpyDeviceToHost);
  // Free device memory
  cudaFree(d_A);
  cudaFree(d_B);
  cudaFree(d_C);
  // Free host memory
  free(A);
  free(B);
  free(C);
  return 0;
}

在上述代码中，我们首先在主函数中定义了三个矩阵A、B、C，并对矩阵A和B进行初始化。然后，我们在主函数中分配内存，并将矩阵A和B从主机内存复制到设备内存。接下来，我们设置CUDA核函数的线程块大小和网格大小，并调用核函数进行计算。最后，我们将输出矩阵C从设备内存复制到主机内存，并释放内存空间。

通过上述方法，我们可以方便地在C++程序中调用CUDA核函数，实现高效的并行计算。这为科学计算和数据处理提供了一个非常强大的工具。

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