使用 OpenCL.Net 进行 C# GPU 并行编程

初探 C# GPU 通用计算技术 中,我使用 Accelerator 编写了一个简单的 GPU 计算程序。也简单看了一些 Brahma 的代码,从它的 SVN 最新代码看,Brahma 要转移到使用 OpenCL.Net 作为底层了,于是也去网上搜索了一下,发现了 OpenCL.Net 和另一个相关的项目 OpenCLTemplate

 

看了一些它的代码,颇像 DirectCompute 的风格,其 GPU 程序是标准 C 代码,所以编写和阅读也容易一些,而 Host 程序是 C# 的,把 GPU 代码字符串传给编译器进行编译,然后就可以在 C# 对它进行调用,并且取回结果了。

 

安装了 ati-stream-sdk-v2.1-vista-win7-64,折腾了一下它的例子程序 FirstOpenCLProgram,运行时会抛出一个 InvalidContext 的异常,到它的论坛去问,版主建议我安装 ati 最新 driver 先,虽然觉得本本刚买没几天,应该驱动比较新,还是去安装了最新的驱动,果然不再报异常了。只是如果直接引用 OpenCLTemplate 下的 OpenCL.NET.dll 和 OpenCLTemplate.dll 的话,在初始化的时候会报空指针;而引用 FirstOpenCLProgram 下的这两个 dll 的话,则初始化时会闪现好几个控制台窗口,但是后续都是正常的。

 

既然正常了,就还是以上次那个程序,来看看 OpenCL 的方式,会不会有更大的速度提升。

 

使用 OpenCL 的程序代码如下:

 

 

代码
private const int GridSize = 1024;
private readonly float[] _map;

private const string Code = @"
__kernel void Test(__global float* v1)
{
int i = get_global_id(0);
float p = v1[i];
v1[i] = p * p * p / 4 + 194;
}
";
private readonly CLCalc.Program.Kernel _test;
private readonly CLCalc.Program.Variable _vmap;
private readonly CLCalc.Program.Variable[] _args;
private readonly int[] _workers;

public Form1()
{
InitializeComponent();

_map
= new float[GridSize * GridSize];
for (int y = 0; y < GridSize; y++)
{
for (int x = 0; x < GridSize; x++)
{
_map[x
* GridSize + y] = x * y;
}
}

CLCalc.InitCL();
CLCalc.Program.Compile(
new[] { Code });
_test
= new CLCalc.Program.Kernel("Test");
_vmap
= new CLCalc.Program.Variable(_map);
_args
= new[] { _vmap };
_workers
= new[] { GridSize * GridSize };

Render();
}

private void Start_Click(object sender, EventArgs e)
{
var stopwatch
= new Stopwatch();
stopwatch.Start();

_test.Execute(_args, _workers);
_vmap.ReadFromDeviceTo(_map);

var time
= stopwatch.ElapsedMilliseconds;
this.Text = time.ToString();
Render();
}

private void Render()
{
var workingBitmap
= new Bitmap(pictureBox1.Width, pictureBox1.Height);

for (int y = 0; y < pictureBox1.Height; y++)
{
for (int x = 0; x < pictureBox1.Width; x++)
{
workingBitmap.SetPixel(x, y, Color.FromArgb(
-0x1000000 | (int)_map[x * 2 * GridSize + y * 2]));
}
}
pictureBox1.Image
= workingBitmap;
}

 

 

运行程序,点击 4 次按钮,显示图形和前两个程序相同,说明程序运算正常,4 次时间为:8、8、7、8。比使用 Accelerator 的程序速度也快了 5 倍以上。

 

因为是标准 C 程序,所以我们的自由度很大,我也在 OpenCL 下实现了一下 Life 游戏,C# 部分的代码就不贴了,GPU 代码如下:

 

 

代码
#define width 512
#define length 262144

int GetValue(__global int* v, int index)
{
if(index < 0 || index >= length)
{
return 0;
}
return v[index] == 0 ? 0 : 1;
};

__kernel
void Test(__global int* v)
{
int i = get_global_id(0);
int topLeft = GetValue(v, i - width - 1);
int top = GetValue(v, i - width);
int topRight = GetValue(v, i - width + 1);
int left = GetValue(v, i - 1);
int current = GetValue(v, i);
int right = GetValue(v, i + 1);
int bottomLeft = GetValue(v, i + width - 1);
int bottom = GetValue(v, i + width);
int bottomRight = GetValue(v, i + width + 1);
int liveNeighbors = topLeft + top + topRight + left + right + bottomLeft + bottom + bottomRight;
if(current > 0)
{
v[i]
= ((liveNeighbors < 2) || (liveNeighbors > 3)) ? 0 : 255;
}
else
{
v[i]
= (liveNeighbors == 3) ? 255 : 0;
}
};

 

 

很长时间不用 C,有很多像函数声明顺序等规则都忘了,好的一点是 OpenCL.Net 中还提供了 OpenCLCodeChecker,用来进行代码检测,同时也在侧边栏里提供了语言帮助,只是它的检测稍嫌弱智,代码稍微复杂,提示的错误位置很奇怪,有时候告知编译出错,Log 里面却没有任何错误信息。不过总体来说,帮助还是很大就是了。

 

这个 Life 程序,有一个小 Bug,在于没有判断超出右边界的代码,所以如果左边有生物,右边虽然原来没有生物,也会无中生有 :)

 

总的来说,用 OpenCL.Net 编程,感觉还是很愉快的。

posted @ 2010-05-24 20:47 梁利锋 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏