C++ AMP 介绍（二）

最后更新日期：2014-05-02

阅读前提：《C++ AMP介绍（一）》

环境:Windows 8.1 64bit英文版，Visual Studio 2013 Update1英文版，Nvidia QuadroK600 显卡

内容简介

介绍C++ AMP的 array、array_view、extent类和平铺的知识。

正文

数据的移动

array和 array_view两个数据容器(模板类)用于把数据从运行时库（CPU）移到加速器（显卡或通用计算卡）上，array类在构造时建立数据的深拷贝，把数据复制到加速器(GPU)上，而array_view类是个包装类，仅仅当核心函数（kernel function）要用到数据时，才把源数据复制到加速器上。

#include 
  
   
using namespace concurrency;

//演示array类的使用方式
void test_array()
{
	//测试数据
	std::vector
   
     data(5); for (int count = 0; count < 5; count++) { data[count] = count; } //构造array实例 array
    
      a(5, data.begin(), data.end()); parallel_for_each( a.extent, [=, &a](index<1> idx) restrict(amp) { a[idx] = a[idx] * 10; } ); //array实例a不需要调用同步方法 //但是需要赋值给data data = a; //输出0,10,20,30,40 for (int i = 0; i < 5; i++) { std::cout << data[i] << "\n"; } }
    
   
  

array_view同array之间几乎有相同的成员，但是它们底层的行为不一样，所以当你建立两个指向同一个数据源的array_view实例时，实际上它们指向同一个内存地址，数据只有当需要的时候才会被复制到加速器中，所以你得注意数据的同步，array_view类的主要好处是数据仅当要被加速器用到的时候才会被移动。

共享内存是能被CPU和GPU访问的内存，array类可以控制共享内存的存取方式，但是首先我们需要测试加速器是不是支持共享内存，下面是array使用共享内存的示例代码。

int test_sharedMemory()
{
	// 一台计算机中可能有多块加速器，取默认加速器
	accelerator acc = accelerator(accelerator::default_accelerator);

	// 测试默认加速器是否支持共享内存
	if (!acc.supports_cpu_shared_memory)
	{
		std::cout << "The default accelerator does not support shared memory" << std::endl;
		return 1;
	}

	// 设置cpu默认存取方式
	acc.set_default_cpu_access_type(access_type_read_write);

	//为acc加速器建立accelerator_view（加速器视图）实例
	//读写方式默认为加速器default_cpu_access_type属性的设定
	accelerator_view acc_v = acc.default_view;

	// extent指示array实例建立一个含10个元素的一维数组
	extent<1> ex(10);

	// 指定加速器视图，输入数组在CPU上只写
	array
  
    arr_w(ex, acc_v, access_type_write);

	// 指定加速器视图，输出数组在CPU上只读
	array
   
     arr_r(ex, acc_v, access_type_read); // 指定加速器视图，可以在CPU上读写的数组 array
    
      arr_rw(ex, acc_v, access_type_read_write); return 0; }
    
   
  

index 类

index类指定元素在array或array_view对象中的位置，下面是index类的使用示例代码

void test_indexClass()
{
	int aCPP[] = { 1, 2, 3,
		4, 5, 6 };
	//新建2维(两行三列)array_view包装器
	array_view
  
    a(2, 3, aCPP);
	index<2> idx(1, 2);

	//输出6
	std::cout << a[idx] << "\n";
}
  

extent类

虽然extent类在很多场合下不是必要的，但是微软的部分示例代码使用到了extent class，所以有必要介绍下extent class。

extentclass用来指定array或array_view各个维度的元素数量，你可以使用extent class建立array或array_view对象，也可以从array或array_view对象中存取extent，下面的例子演示了extent class的使用。

void test_extentClass()
{
	int aCPP[] = { 111, 112, 113, 114, 
		           121, 122, 123, 124, 
				   131, 132, 133, 134,

				   211, 212, 213, 214,
				   221, 222, 223, 224,
				   231, 232, 233, 234 };
	extent<3> e(2, 3, 4);
	array_view
  
    a(e, aCPP);

	//断言extent[0],[1],[2]的属性分别为2、3、4
	assert(2 == a.extent[0]);	
	assert(3 == a.extent[1]);
	assert(4 == a.extent[2]);	
}
  

parallel_for_each函数

我们在上篇文章中调用过parallel_for_each函数，它有两个入口参数，第一个入口参数为计算域，是个extent或tiled_extent对象，定义了要在加速器上并发运行的线程集合，它会为每个元素生成一根用于计算的线程。第二个参数是lambda表达式，定义了要在每根线程上运行的代码。

加速代码: 砖面（Tiles ）和边界（Barriers）

将全体线程划分为若干个具有相等数量矩形(M*N根)线程集合，每个集合称为tile(砖面)，多个tile（砖面）组成全体线程，叫做平铺(tiling)。

若要使用平铺，在parallel_for_each 方法中的计算域上调用 extent::tile 方法，并在 lambda 表达式中使用 tiled_index 对象。

下面是两张来自微软官网的砖面（tile）的组织图，可以看到如何索引元素。

图中的idx是index类，sample是全局空间（array或array_view对象）

下图中的t_idx是index类，descriptions是全局空间（array或array_view对象）

下面这个来自微软官方的例子，每2*2=4根线程组成一个砖面(tile)，计算砖面(tile)中元素的平均值。