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GPU中的内存可分为两类:板载内存和片上内存。全局内存属于板载内存,具有较高的延迟,但带宽较高。共享内存则属于片上内存,具有较低的延迟和更高的带宽,通常用作可编程管理的缓存。
共享内存的特点包括:
Kepler架构的SM存储顺序可见,如图所示。共享内存访问事物与全局内存相同,但当多个线程访问同一存储体时,会引发存储体冲突。
共享内存可以分为行主序和列主序访问。行主序访问适合多个线程同时访问不同的存储体,减少存储体冲突。而列主序访问则容易导致大量存储体冲突。
通过使用填充技术,可以避免存储体冲突。填充技术通过添加额外数据,将同一存储体中的数据分散到不同存储体中,减少冲突发生的概率。
使用共享内存可以缓存片上数据,减少核函数对全局内存的访问频率。在本节中,通过并行归约核函数,结合共享内存优化,全局内存访问的有效带宽得到了显著提升。
通过将共享内存作为缓存,优化全局内存访问模式,可以避免非合并访问带来的性能损失。在矩阵转置的例子中,通过合并读写操作,显著提高了内存带宽利用率。
常量内存是一种只读内存,位于设备DRAM上,且有专用片上缓存。其优点包括:
常量内存适用于需要多线程同时读取相同数据的场景。
从Kepler架构开始,洗牌指令被引入,为线程束内的数据交换提供了高效的机制。洗牌指令支持整型和浮点型变量的交换,具备广播、复制、交叉交换等功能,可显著提高内核性能。
共享内存、常量内存、只读缓存和线程束洗牌指令是优化GPU内存访问性能的关键手段。通过合理使用这些资源,可以显著提升应用程序的性能,减少内存延迟并提高带宽利用率。在实际应用中,应根据具体需求选择最优的内存访问模式。
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