OpenCL通用异构开放环境

OpenCL通用异构开放环境

OpenCL全称Open Computing Language，第一个面向异构系统通用目的并行编程的开放式、免费标准，一个统一的编程环境，便于软件开发人员为高性能计算服务器、桌面计算系统、手持设备编写高效轻便的代码，广泛适用于多核心处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、Cell类型架构以及数字信号处理器(DSP)等其他并行处理器，在游戏、娱乐、科研、医疗等各种领域都有广阔的发展前景。

OpenCL 1.0主要由一个并行计算API和一种针对此类计算的编程语言组成，此外还特别定义了：

1、C99编程语言并行扩展子集；

2、适用于各种类型异构处理器的坐标数据和基于任务并行计算API；

3、基于IEEE 754标准的数字条件；

4、与OpenGL、OpenGL ES和其他图形类API高效互通。

OpenCL是由苹果首次提出的，随后Khronos Group成立相关工作组，以苹果草案为基础，联合业界各大企业共同完成了标准制定工作。工作组的26个成员来自各行各业，且都是各自领域的领导者，具体包括3DLABS、 Activision Blizzard、AMD、苹果、ARM、Barco、博通、Codeplay、EA、爱立信、飞思卡尔、HI、IBM、Intel、 Imagination、Kestrel Institute、摩托罗拉、Movidia、诺基亚、NVIDIA、QNX、RapidMind、三星、Seaweed、TAKUMI、德州仪器、瑞典于默奥大学。

标准倡导者苹果将是最先应用OpenCL技术的厂商之一，代号Snow Leopard的新版操作系统Mac OS X 10.6就会集成该标准。相比之下，微软没有参与OpenCL的制定工作，Windows自然也不会提供支持，不过DirectX 11有类似的Computer Shader技术，很可能会重演DirectX与OpenGL之战。

同时，AMD Stream SDK、Codeplay Sieve C++等进行改革，适配OpenCL 1.0标准，NVIDIA的CUDA技术也借机大展拳脚。

 

OpenCL 3.0 的 C++ 内核

在 OpenCL 3.0 中，OpenCL 工作组已经从最初在 OpenCL 2.1 中定义的原始 OpenCL C++ 内核语言过渡，推荐社区 OpenCL开源前端编译器开发C++，提供改进的功能和与 OpenCL C 兼容性的开发人员，使用 C++17 编写内核程序。

 

 

 C++ for OpenCL 结合了 OpenCL 和 C++17 的功能

C ++针对OpenCL是支持和使用LLVM编译器基础设施。在 Clang 中的实现，通过OpenCL 支持进行跟踪。使开发人员能够使用 OpenCL 内核中的大多数 C++17 功能，通过离线编译越来越多的 OpenCL，实现摄取的 SPIR-V 中间表示形式生成代码。

基本概念

OpenCL程序分为两部分。

l  在主机（以CPU为核心）上运行

l  在设备（以GPU为核心）上运行

设备有一个或多个计算单元，计算单元又包含一个或多个处理单元。在设备上运行的程序被称为核函数。但是对于核函数的编写，CUDA一般直接写在程序内，OpenCL是写在一个独立的文件中，并且文件后缀是.cl，由主机代码读入后执行，这一点OpenCL跟OpenGL中的渲染程序很像。

 

 

 OpenCL平台由两部分组成，宿主机和OpenCL设备:

宿主机Host： CPU，扮演组织者的角色。包括kernel、kernel上下文、NDRange和队列等；队列控制着kernel如何执行，以及何时执行等。

设备Device：计算设备，可以是CPU、GPU、DSP或硬件提供以及OpenCL开发商支持的任何处理器。

SIMT（Single Instruction Multi Thread）： 单指令多线程，GPU并行运算的主要方式，很多线程同时执行相同的运算指令，每个线程的数据有所不同，但执行的操作一致。

核函数（Kernel）：在设备程序上执行运算的入口函数，在主机上调用。

工作项（Work-item）： 类似于CUDA中的线程（Threads），多个工作项（线程）执行同样的核函数，每个Work-item都有一个ID号，通过ID号来区分处理数据。

工作组（Work-group）：类似于CUDA中的线程块（Block），多个工作项组成一个工作组，Work-group内Work-item可以通信和协作。

ND-Range： 类似于CUDA中的网格，定义了Work-group的组织形式。

上下文（Context）：整个OpenCL的运行环境，包括Kernel、Device、程序和内存。

设备：OpenCL程序调用的计算设备。

内核：在计算设备上执行的并行程序。

程序：内核程序的源代码(.cl文件)和可执行文件。

内存：计算设备执行OpenCL程序所需的变量。