GPU内部如何决定每个线程的寄存器数量？
实际（非PTX虚拟）寄存器分配是在代码上运行ptxas工具（nvcc编译器驱动程序工具链的一部分）时确定的，或者是作为驱动程序API加载程序或NVRTC机制一部分的等效工具。
ptxas是将PTX转换为SASS（机器码）的工具。SASS是实际运行在GPU上的东西，PTX不是。PTX必须首先转换为SASS。
PTX和PTX中的虚拟寄存器系统对理解这些概念没有帮助。PTX中可以定义的虚拟寄存器的数量基本上没有限制，PTX中定义的虚拟寄存器的数量根本没有告诉你实际寄存器将如何在GPU硬件中使用。PTX对这类研究没有帮助。
寄存器分配在这里完全是静态确定的。当你的nvcc编译命令指定了一个有效的SASS目标时，你可以通过传递-Xptxas=-v编译开关到nvcc来得到一些证据。没有运行时的可变性（忽略通过CUDA JIT PTX-〉SASS转换机制产生的“可变性”;这里关注的项目是SASS而不是PTX。2一旦定义了SASS，就没有运行时可变性了。
这些寄存器是否都被分配给在SM上运行的活动线程块？
分配的寄存器数量将由每个线程的寄存器、某些粒度/舍入效果以及每个线程块的线程数量确定（即，这些的乘积）。在线程块被“存放”在SM上的点处，寄存器的这个数量将从SM中可用的总数中“分出”，CUDA工作分配器（CWD或CUDA块调度器）。CWD不会存款块，直到有足够数量的寄存器可供分配。
寄存器的整个补码（如65536或任何SM容量）不会自动或始终分配给单个线程块。这将取决于该线程块的实际需求。如果CWD决定在该SM上存款另一个线程块，则可以在将来使用剩余/未分配的寄存器。CUDA SM能够同时支持多个线程块，除非未分配寄存器的数量足以满足预期线程块的需要，否则CWD不会在该SM上存款新线程块。
我的困惑是，分析器说每个线程只得到40个寄存器。另一个观察结果是，每个线程实际上在其汇编代码中使用了正好64个寄存器，
探查器报告的数字是正确的（并且它包括粒度/舍入效果，-Xptxas=-v输出中可能包括也可能不包括这些效果）。您的困惑在于您试图通过PTX了解正在发生的情况。不要这样做。它与本讨论无关。