认识OpenCL和它的朋友们
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发布时间：2024-10-22 09:00
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时间：2024-11-18 22:28
OpenCL，由Apple设计并由Khronos维护，是一款并行计算编程框架。它专为解决并行度不足、带宽较小和延迟较高的问题而设计，提供高效且灵活的并行处理能力。
在图形处理领域，OpenGL和DirectX是主导的API，分别用于3D图形渲染。OpenGL-ES是OpenGL的子集，专为移动设备和游戏主机设计。而OpenCL则专注于GPU的通用浮点运算，适用于视频转码、卷积、池化等计算任务。CUDA、Metal和DX则代表了NVIDIA、Apple和Microsoft开发的专用API，分别针对特定硬件优化。
最新动态显示，Apple正计划弃用第三方API，转而使用自家的Metal接口。同时，Khronos集团提议合并OpenGL和OpenCL进入Vulkan，使得Vulkan在图形和计算性能上将能与DirectX相抗衡。
接下来，我们将逐一介绍每个框架的核心特性和使用流程。
OpenCL框架由主机端和设备端两部分组成。主机端负责IO处理和内核程序的提交。存储器种类繁多，包括全局、局部和私有存储器。
执行流程如下：先通过clGetPlatformIDs和clGetDeviceIDs获取平台和设备信息；接着，使用clCreateContext创建上下文，管理同一平台下的多个设备；之后，根据设备创建命令队列；程序对象包含多个内核对象，通过程序编译后，内核和内存对象通过clCreateKernel、clCreateBuffer等接口创建并配置参数；内存通过clEnqueueWriteBuffer写入内核参数；执行内核使用clEnqueueNDRangeKernel或clEnqueueTask，最后使用clEnqueueReadBuffer获取运行结果；资源回收顺序为clReleaseKernel、clReleaseProgram等。
在源代码编写方面，OpenCL C语言遵循特定规则，不支持函数指针和递归，函数调用可以内联。内核函数以__kernel限定，返回值为void，参数类型分为__read_only、__write_only和__private等。矢量数据类型支持元素级运算和标量广播。
OpenCL的编译方式多样，包括分步编译、全编译、仿真编译和硬件编译等。在开发流程中，需要提前下载并解压板机支持包（BSP），设置环境变量，通常包含c文件和cl文件。部分卡可能需要先通过仿真编译得到aocx二进制文件。接着，利用makefile编译c文件生成主机端代码，并在调试环境中运行。最终，将硬件代码加载到设备卡上执行。
值得一提的是，OpenCL代码编译依赖特定厂商的工具，如Altera的aoc编译器，现在归Intel所有，主要针对Intel FPGA。NVIDIA和IMG等厂商也提供各自的编译器，将OCL代码编译为GPU指令集。
