基于opencl和计算着色器的异构系统通用计算对比

《基于opencl和计算着色器的异构系统通用计算对比》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于OpenCL和计算着色器异构系统通用计算对比李伟斌，王运巧，陈少强北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京，100191摘要：图形处理单元GPU的高性价比吸引了越来越多的学者对其在通用计算方面的研究。OpenGL中的计算着色器和开放式计算语言OpenCL架构都可以实现通用计算，但在设计和性能上有着较大的不同。本文在对OpenCL架构模型和计算着色器实现通用计算的特点性能分析的基础上，通过性能优化策略，分别对其进行离散卷积算法的测试对比。对比计算结果表明，合理分配任务的前提下，数据越复杂，OpenCL并行计算能力优势越明显。关键词：OpenCL；通用计算

2、；计算着色器；离散卷积Comparisononparallel calculationofheterogeneous systemsbetweenOpenCLand computeshadersLiWeibin,WangYunqiao,Chenshaoqiang（SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation,BeihangUniversity,Beijing100191,china）Abstract:TheperfectperformanceofGPUattractsmoreandmoreresearchofgener

3、alcalculation,bothOpenGLcomputeshadersandtheopencomputinglanguageOpenCLcanachievegeneralcalculation.Thereishugedifferenceindesignandperformancebetweenthem.ThroughtheanalysisofthecharacteristicsofOpenCLmodelandcomputershaders, discrete convolution algorithm tests ondifferentimagesha

4、vebeen compared.ThecomparisonresultsshowthattheadvantagesofOpenCLparallelcomputingabilitycanbemoreobviouswhiletheimagedatamorecomplicated.Keywords：OpenCL;Generalcalculation;Computeshaders;Discrete convolution0引言通用计算即为用图形处理单元GPU来处理一些原本CPU可以处理的计算，早在20世纪60年代初它就引起了开发人员的关注，特别是现代图形处理器（GP

5、U），凭借其强大的计算能力和卓越的性价比，吸引了越来越多的对通用计算（GPGPU）的研究[1]，涉及到的领域广泛，有流体模拟[2]、视频检测[3]、序列比对[4]、蛋白质分子场、地质模型、神经网络训练等等。然而传统的通用计算主要依靠图形API，这给不熟悉图形应用的用户带来极大的不方便，为此，AMD和NVIDIA公司分别推出了各自的编程模型—Brook+和计算统一设备架构(CUDA）[5]，给编程带来了很好的灵活性，但是在程序可移植性方面，AMDGPU与NVIDIAGPU互不兼容。为充分发挥异构处理平台下各种设备的性能潜力,同时使得程序具备可移植性,由苹果公司

6、提议，开放标准组织KhronosGroup于2008年推出了开放式计算语言(opencomputinglanguage,OpenCL)[6]。图形处理器潜在的计算能力可用于处理与图形无关的任务，为此，OpenGL引入了一种特殊的着色器：计算着色器，这种基于图形的API同样可以像OpenCL一样实现通用程序设计计算，但它对开发人员技能要求比较苛刻，不仅要熟知图形流水线和计算机图形学知识，而且实现通用算法设计时需要大量的技巧，本文主要以OpenCL架构和OpenGL的计算着色器为基础，分别设计算法进行测试，对比OpenCL和计算着色器在通用计算技术上性能的优劣，

7、突出OpenCL的优越性。1OpenCL框架及卷积计算的实现在计算机视觉和图像处理中，卷积算法有着至关重要的作用，它经常被用于模板匹配、边缘检测、图像滤波和图像定位等多方面领域。因此，本文通过对均值离散卷积的实现，比较OpenCL和计算着色器的性能。作为第一个面向异构系统通用目的并行编程的开放免费标准，OpenCL可以用四个模型来描述其任务并行机制：平台模型、运行模型、设备模型、编程模型[7]。其完成并行任务流程如图1所示：Bar程序主机Foo()Bar()Quz()Baz()FooFooBarQuzBaz设备0设备1设备2设备3命令队列图1OpenCL框架

8、模型1.1平台模型OpenCL通过平台实现主机与设备