c++ 将数据从全局内存移动到共享内存是否会使线程停止?

vc9ivgsu  于 2023-05-20  发布在  其他
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__shared__ float smem[2];
smem[0] = global_memory[0];
smem[1] = global_memory[1];

/*process smem[0]...*/
/*process smem[1]...*/

我的问题是,smem[1] = global_memory[1];是否会阻止smem[0]上的计算?在Cuda thread scheduling - latency hidingCuda global memory load and store中,他们说内存读取不会停止线程,直到读取的数据被使用。将其存储到共享内存是否算作“使用数据”?我应该这样做吗:

__shared__ float smem[2];
float a = global_memory[0];
float b = global_memory[1];

smem[0] = a;
/* process smem[0]*/

smem[1] = b;
/* process smem[1]*/

或者是编译器为我做的?但它会使用额外的寄存器吗?

ugmeyewa

ugmeyewa1#

是的,在一般情况下,这会阻塞CUDA线程:

smem[0] = global_memory[0];

原因是该操作将被分成两个步骤:

LDG  Rx, [Ry]
STS  [Rz], Rx

第一条SASS指令从全局存储器加载。此操作不会阻止CUDA线程。它可以被发送到LD/ST单元,并且线程可以继续。然而,该操作的寄存器目标(Rx)被跟踪,并且如果任何指令需要使用来自Rx的值,则CUDA线程将在该点处停止。
当然,下一条指令是STS(存储共享)指令,它将使用来自Rx的值,因此CUDA线程将在该点停止(直到满足全局加载)。
当然,编译器可能会对指令进行重新排序,以便稍后出现STS指令,但不能保证这一点。无论如何,每当编译器命令STS指令时,CUDA线程将在该点停止,直到全局加载完成。对于你给出的例子,我认为编译器很可能会创建这样的代码:

LDG  Rx, [Ry]
LDG  Rw, [Ry+1]
STS  [Rz], Rx
STS  [Rz+1], Rw

换句话说,我认为编译器可能会组织这些加载,以便在可能的停顿发生之前,可以发出两个全局加载。然而,这并不能保证,代码的特定行为只能通过研究实际的SASS来推断,但在一般情况下,我们应该假设线程停顿的可能性。
是的,如果你可以像你的代码中所示的那样分解加载和存储,那么这个操作:

float b = global_memory[1];

不应阻止此操作:

smem[0] = a;
/* process smem[0]*/

话虽如此,CUDA在CUDA 11中引入了一种新的机制来解决这种情况,由计算能力8.0及更高版本的设备(因此,此时所有Ampere GPU)支持。这个新特性被称为从全局内存到共享内存的异步数据复制。它允许这些复制操作继续进行,而不会停止CUDA线程。但是,这个特性需要正确使用屏障,以确保当您需要实际使用共享内存中的数据时,它存在。

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