谁主沉浮 OpenCL与CUDA架构深入解析

2009-1-8 作者: NVIDIA 来源: NVIDIA

关键字: OpenCL CUDA 

  前言

  最近,Khronos公布了OpenCL(Open Computing Language)的第一个测试版本,一经发布便在通用计算领域掀起来轩然大波!OpenCL是由苹果公司发起,业界众多著名厂商共同制作的面向异构系统通用目的并行编程的开放式、免费标准,也是一个统一的编程环境。便于软件开发人员为高性能计算服务器、桌面计算系统、手持设备编写高效轻便的代码,而且广泛适用于多核心处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、Cell类型架构以及数字信号处理器(DSP)等其他并行处理器,在游戏、娱乐、科研、医疗等各种领域都有广阔的发展前景。

  那么OpenCL与NVIDIA的CUDA架构是什么关系,是否是外界认为的竞争关系?目前众多的通用计算标准中,比如NVIDIA的CUDA、Khronos的OpenCL、AMD的Stream,CAL、Brook+、微软下一代的Computer shader等,他们之间有什么异同,看完这篇文章,相信你就会有一个大概的了解……

  OpenCL来了!

  Khronos是一个开发组织,著名的OpenGL就是出自Khronos之手,Khronos有很多厂商组成,OpenCL工作组同时也是OpenCL的一个协调机构,来负责制定OpenCL的规格、架构等等各方面。业界最主要的和图形或者和计算相关的厂商都是Khronos的成员。

  OpenCL实际上是针对异构系统进行并行编程的一个全新的API,OpenCL可以利用GPU进行一些并行计算的工作。我们知道,图形里面有很多API,比如OpenGL是针对图形的,而OpenCL则是针对并行计算的API。 OpenCL开发人员可以利用GPU和CPU的计算能力,把GPU和CPU异构的系统运用在很多并行计算的领域。

  OpenCL对于业界来说是非常重要也是非常好的一个标准,这样业界有一个共同的标准可以利用GPU的强大计算能力,然后应用在图形以外各种各样的并行计算方面。NVIDIA公司的副总裁Neil Trevett是OpenCL工作组的主席,引导很多OpenCL的开发,NVIDIA公司很多员工都在参与这项工作。

  OpenCL最早由Apple公司提出的,OpenCL发起NVIDIA就和Apple公司进行非常紧密的合作。OpenCL开发的过程中,技术平台均为NVIDIA的GPU,实际上OpenCL是基于NVIDIA GPU的平台进行开发的。另外OpenCL在大概两个多月以前进行了第一次演示,也是运行在NVIDIA的GPU上。

  对于Apple公司来说是把GPU计算当成一种未来的趋势,他们非常重视OpenCL,在新一代的产品里面选择了最适合于OpenCL运行的平台。所以新一代苹果的笔记本电脑全都采用了NVIDIA的平台,不管是MacBook Pro还是MaBook。实际上这也是从另外一个方面证明NVIDIA的GPU对于OpenCL的支持。

  OpenCL与CUDA并非敌对关系

  很多人对什么是CUDA可能还有一些疑虑,并没有搞清楚CUDA到底是什么。实际上CUDA最主要的包含两个方面:一个是ISA指令集架构;第二硬件计算引擎;实际上是硬件和指令集。 也就是说我们可以把CUDA看做是与X86或者cell类似的架构,但是是基于是GPU,而不是传统的CPU。

  这个其实很好理解,把它和传统的和CPU的架构比较下相信就更容易理解,传统X86是包含一套指令集和执行X86各种各样的CPU,对于CUDA也是一样,CUDA有一套指令集ISA,还有执行指令集各种各样的硬件引擎。CUDA到目前为止包含了一个C语言的编译器,当然CUDA架构还可以支持其他的API,包括OpenCL或者DirectX,同时CUDA还会有其他的语言,包括Fortran、Java、Python等各种各样的语言,可以说CUDA架构是原生的,专门为计算接口而建造的这样的一个架构,这种硬件架构包括指令集都是非常适合于这种并行计算,为异构计算而设计的一整套的架构。


OpenCL与CUDA的关系

  上图很好的解释CUDA和OpenCL的关系,他们并不是冲突关系,而是包容关系。OpenCL是一个API,在第一个级别,CUDA架构是更高一个级别,在这个架构上不管是OpenCL还是DX11这样的API,还是像C语言、Fortran、DX11计算,都可以支持。作为程序开发员来讲,一般他们只懂这些语言或者API,可以采用多种语言开发自己的程序,不管他选择什么语言,只要是希望调用GPU的计算能,在这个架构上都可以用CUDA来编程。

  CUDA编程的道理和CPU的编程很类似,比如有了X86的指令集,又有X86各种各样的CPU,那么我们只需要对这个指令集编程即可。X86架构上有各种各样的开发工具,当然也有C语言,Fortran语言,Python语言,Java或者以前的Pascal语言,不论你使用什么语言进行开发,最后还是在X86的架构上执行。CUDA也是一样,有了CUDA的指令集,有了支持CUDA的硬件,我们就可以采用不同的途径来进行开发,比如可以采用OpenCL或者DirectX这样的API,也可以用C语言或者Fortran或者Java开发,最终都可以在CUDA架构上运行。



责任编辑:熊东旭