閱讀<<OpenCL實戰>>和<<OpenCL異構并行編程實戰>>的學習記錄.

1.獲取平臺資訊

OpenCL通過cl_platform_id來區分不同的平臺，比如你電腦安裝的是AMD的顯卡，并且裝了相應的SDK這便是一個平臺，可以檢測到相應的cl_platform_id結構，創建平臺結構可以分為兩步：

一是為cl_platform_id結構分配記憶體空間.

二是呼叫這個函式

clGetPlatformIDs(cl_uint num_entries, cl_platform_id *platforms, cl_uint *num_platforms)

初始化這些資料結構，(cl_platform_id結構)

num_entries表示你想要檢測平臺的上限數會放進platforms陣列中表示上限如果為0函式會報錯，platforms表示的是用于存放cl_platform_id的地址，num_platforms表示在程式運行時能夠檢測平臺的數量，

clGetPlatformIDs()這個函式將回傳一個整數，0表示成功，負數表示失敗，

    cl_platform_id* platforms; //指向存放cl_platform_id的記憶體
    cl_uint num_platforms; //實際平臺數
    clGetPlatformIDs(5, NULL, &num_platforms); //程式運行時函式獲取實際平臺數
    platforms = (cl_platform_id*)malloc(sizeof(cl_platform_id) * num_platforms); //分配記憶體空間
    clGetPlatformIDs(num_platforms, platforms, NULL); //初始化結構

接著我們獲取平臺資訊,clGetPlatformIDs函式為我們創建了由cl_platform_id組成的陣列,但沒有提供關于平臺本身的資訊,所以我們要通過

cl_uint clGetplatformInfo(cl_platform_id platform, cl_platform_info param_name, size_t param_value_size, void *param_value, size_t *param_value_size_ret)

第二個引數cl_platform_info param_name是表示所需要的資訊型別,取值范圍如下

CL_PLATFORM_NAME
CL_PLATFORM_VENDOR
CL_PLATFORM_VERSION
CL_PLATFORM_PROFILE
CL_PLATFORM_EXTENSIONS

函式通過char型陣列回傳需要的資訊，

陣列的長度(位元組)由最后一個引數size_t *param_value_size_ret來確定，

第三個引數size_t param_value_size用于告訴函式要保存的位元組數.

函式的使用有以下兩種使用方式

實體(1):

 char pform_name[40];//用于裝回傳的查詢資訊
 clGetPlatformInfo(platforms[0], CL_PLATFORM_NAME, sizeof(pform_name), &pform_name, NULL);

這段代碼是先為char型陣列分配記憶體,然后呼叫函式clGetPlatformInfo()

實體(2):

size_t size_num;
char* ext_char;
clGetPlatformInfo(platforms[0], CL_PLATFORM_EXTENSIONS, NULL, NULL, &size_num);    
    
ext_char = (char*)malloc(sizeof(char) * size_num);
clGetPlatformInfo(platforms[0], CL_PLATFORM_EXTENSIONS, sizeof(ext_char), ext_char, NULL);

printf("CL_PLATFORM_EXTENSIONS: %s\n", ext_char);

這段代碼是先呼叫函式確定查詢資訊具體的位元組數,然后為資訊的存盤分配記憶體.

2.查詢設備

OpenCL編程中用cl_device_id來表示某個設備,通過這個clGetDeviceIDs函式來創建設備結構，

cl_int clGetDeviceIDs(cl_platform_id platform, cl_device_type device_type, cl_uint num_entries, cl_device_id *devices, cl_uint *num_devices)

第一個引數cl_platform_id platform是對應平臺選擇.

第二個引數cl_device_type device_type是選擇OpenCL的設備型別：

CL_DEVICE_TYPE_ALL
CL_DEVICE_TYPE_DEFAULT
CL_DEVICE_TYPE_CPU
CL_DEVICE_TYPE_GPU
CL_DEVICE_TYPE_ACCELERATOR

第三個引數cl_uint num_entries限制了陣列存放設備的數量.

訪問設備的函式為：

cl_int clGetDeviceInfo(cl_device_id device, cl_device_info param_name, size_t param_value_size, void *param_value, size_t *param_value_size_ret)

通過這個函式將你需要查詢的資訊保存到param_value指向的記憶體里面，

第二個引數cl_device_info param_name（具體設備資訊）取值超過50種，書中只選了7種

CL_DEVICE_NAME char[]
CL_DEVICE_VENDOR char[]
CL_DEVICE_EXTENSIONS char[]
CL_DEVICE_GLOBAL_MEM_SIZE cl_ulong
CL_DEVICE_ADDRESS_BITS cl_uint
CL_DEVICE_AVAILABLE cl_bool
CL_DEVICE_COMPILER_AVAILABLE cl_bool

例子:

(查看GPU和設備地址空間大小以及設備所支持的OpenCL設備)

    cl_platform_id platform;
    cl_device_id dev;
    cl_uint addr_data;
    cl_int err;
    char name_data[48], ext_data[4096];

    err = clGetPlatformIDs(1, &platform, NULL);
    if (err < 0) {
        perror("Couldn't find any platforms");
        exit(1);
    }
    
    err = clGetDeviceIDs(platform, CL_DEVICE_TYPE_GPU, 1, &dev, NULL);
    if (err == CL_DEVICE_NOT_FOUND) {
        err = clGetDeviceIDs(platform, CL_DEVICE_TYPE_CPU, 1, &dev, NULL);
    }
    if (err < 0) {
        perror("Couldn't access any devices");
        exit(1);
    }

    err = clGetDeviceInfo(dev, CL_DEVICE_NAME,
        48 * sizeof(char), name_data, NULL);
    if (err < 0) {
        perror("Couldn't read extension data");
        exit(1);
    }
 
    clGetDeviceInfo(dev, CL_DEVICE_ADDRESS_BITS,
        sizeof(addr_data), &addr_data, NULL);
    clGetDeviceInfo(dev, CL_DEVICE_EXTENSIONS,
        4096 * sizeof(char), ext_data, NULL);
    printf("NAME: %s\nADDRESS_WIDTH: %u\nEXTENSIONS: %s\n",
        name_data, addr_data, ext_data);

3.查詢OpenCL背景關系（通過背景關系管理設備）

OpenCL中背景關系是由cl_context來表示，可以通過下面兩個函式創建

1. cl_context clCreateContext(const cl_conntext_properties *properties, cl_uint num_devices, const cl_device_id *devices, (void CL_CALLBACK *notify_func)(...), void *user_data, cl_int *error)

2. cl_context clCreateContextFromType(const cl_conntext_properties *properties, cl_device_type device_type, (void CL_CALLBACK *notify_func)(...), void *user_data, cl_int *error)

clCreateContext()是通過直接確定給定的設備來完成創建的程序,

而clCreateContextFromType()是通過給設備的型別方式來完成創建的程序，cl_device_type device_type引數的選擇如下圖

const cl_conntext_properties *properties指標是指向由一個屬性名和屬性值組成的陣列并且陣列以0元素結尾，

void *user_data指標是提供報錯資訊，還有兩個函式都可以提供回呼函式作為引數，當背景關系運行錯誤時，相應的回呼函式被呼叫，引數cl_int *error是一個表示函式錯誤代碼的整型變數，如果cl_context成功創建，他的值為0.

接著獲取背景關系資訊

clGetContextInfo(cl_context context, cl_context_info param_name, size_t param_value_size, void *param_value, size_t *param_value_size_ret)

cl_context_info param_name引數的值必須是cl_context_info中的一個，如下所示

4.查詢OpenCL程式(將設備保存在程式中)

在OpenCL中內核是在程式中宣告的函式(代碼中使用_Kernel限定符宣告的函式),OpenCL中的程式由一組內核組成（一個程式由cl_program表示）.

為了運行OpenCL內核，需要一個程式（源const siz檔案或者二進制檔案了）

創建程式

1.代碼為文本形式

cl_program clCreateProgramWithSource(cl_context context, cl_uint count, const char** strings, const size_t* lengths, cl_int* errcode_ret)

如果是通過多個檔案創建程式，每個檔案的內容都需要都需要報錯一個由字串組成的指標陣列（char**）之中， count表示所需文本的個數， lengths為每個文本字串的大小，

下面程式例子講展示如何通過單檔案創建cl_progame,分為三步，一確定.cl檔案，二是講檔案內容讀到快取之中，三是通過快取創建cl_program

例：

/*確定源檔案數量*/
program_handle = fopen(“kernel.cl”, "r");
fseek(program_handle, 0, SEEK_END);
program_size = ftell(program_handle);
rewind(program_handle);
/*將檔案內容讀取到快取*/
program_buffer = (char*)malloc(program_size+1);
program_buffer[program_size] = '\0';
fread(program_buffer, sizeof(char), program_size, program_handle);
fclose(program_handle);
/*通過快取創建程式*/
program = clCreateProgramWithSource(context, 1, (const char**)program_buffer, program_size, &err);

2.通過二進制檔案創建

cl_program clCreateProgramWithBinary(cl_context, cl_uint num_devices, const cl_device_id* device_list, const size_t * lengths, const unsigned char** binaries, cl_int* binary_status, cl_int* errcode_ret)

編譯程式(cl_program program, cl_uint num_devices, const cl_device_id devices, const char options, (void CL_CALLBACK notify_func) (...), void user_data)

const char options是編譯器的編譯選項：*

下面代碼展示如何使用這些編譯選項，

const char options[] = "-cl-std=CL1.1 -cl-mad-enable -Werror";
clBuildProgram(program, 1, &device, options, NULL, NULL);

獲取程式資訊

當創建和編譯完程式，你就可以呼叫clGetProgramInfo()和clGetProgramBuildInfo()函式來訪問相關資訊

clGetProgramInfo(cl_program program, cl_program_info param_name, size_t param_value_size, void *param_value, size_t *param_value_size_ret)

clGetProgramInfo()函式是獲取和程式相關的資料結構的資訊，比如背景關系和目標和設備.

cl_program_info param_name是所需要資料的資訊型別

clGetProgramBuildInfo(cl_program program, cl_device_id device, cl_program_build_info param_name, void *param_value, size_t *param_value_size_ret)

clGetProgramBuildInfo()函式提供的是程式的編譯資訊, cl_program_build_info param_name引數的選擇如下

如果clBuilProgram的回傳值小于0說明程式的構建程序可能已經失敗

5.創建OpenCL內核(將函式打包為內核)

當第四步程式編譯和鏈接結束后，可以將函式打包成名為內核的資料結構，內核可以被發送到命令佇列然后發給設備，

每個內核都可以用cl_kernel的結構來表示，目前暫時不討論如何配置內核引數

創建內核

OpenCL中定義了兩個函式來通過cl_program來創建cl_kernel結構，

1. clCreateKernelsInProgram(cl_program program, cl_uint num_kernels, cl_kernel *kernels, cl_uint *num_kernels_ret)

cl_uint *num_kernels_ret保存的是可以使用的內核數量，和之前一樣兩次呼叫這個函式可以確定需要分配的記憶體大小，而新的cl_kernels結構會存放到kernels陣列中

如果你更愿意創建單個內核

2. clCreateKernel(cl_program program, const char *kernel_name, cl_int *error)

這個函式只會回傳一個cl_kernel結構，如果你要創建多個內核，只有反復呼叫這個函式，

//使用例子
char kernel_name[] = "convolve";
kernel = clCreateKernel(program, kernel_name, &error);

這段代碼clCreateKernel函式會檢查是否有個叫convolve的函式，如果不存在，函式將回傳NULL, error的值為CL_INVALID_KERNEL_NAME

獲取內核資訊

當創建完cl_kernel后，可以獲取相關資訊，

clGetKernelInfo(cl_kernel kernel,
cl_kernel_info param_name,
size_t param_value_size,
void * param_value,
size_t * param_value_size_ret)

　　cl_kernel_info param_name引數

6.創建命令佇列(用命令佇列保存內核)

創建命令佇列

在OpenCL中命令佇列用cl_command_queue表示，

cl_command_queue clCreateCommandQueue(cl_context context,
cl_device_id device,
cl_command_queue_properties properties,
cl_int * errcode_ret)

第三個引數cl_command_queue_properties properties，在以下兩個中許一個

CL_QUEUE_PROFILING_ENABLE ---- 性能分析事件
CL_QUEUE_OUT_OF_ORDER_EXEC_MODE_ENABLE ---- 能命令佇列亂序執行

入列內核執行命令

OpenCL中提供了很多以clEnqueue開頭的函式，他們都是通過命令佇列向設備發送命令, 這里介紹clEnqueueTask()函式，他是通過命令佇列向設備發送內核執行命令

clEnqueueTask(cl_command_queue command_queue,
cl_kernel kernel,
cl_uint num_events_in_wait_list,
const cl_event * event_wait_list,
cl_event * event)

第一個cl_command_queue command_queue表示向某個設備發送命令，第二個cl_kernel kernel包含所需的內核函式

這個函式執行完，一條內核執行命令將會被發送到命令佇列之中，設備將會在處理命令時，執行內核函式

7.總結

通過第一步到第6步，我們成功向設備發送命令，我們首先創建了一個或者多個cl_platfrom_id，然后利用這些平臺，然后找到相關的設備（cl_device_id表示），可以通過clGetDeviceInfo函式來找到設備的相關資訊，一旦確定設備我們可以將其關聯在背景關系中(cl_context).

接著我們會讀入內核函式，并創建程式(cl_program), 用clBuildProgram函式來構建整個程式，一旦程式構建成功，主機程式會為包含的內核函式創建cl_kernel結構

為達成主機與設備的通信，主機創建cl_command_queue結構，將各個命令發送到佇列中，每條命令通知對應的目標設備完成相應的操作，

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標籤：C

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