CUDA与TensorRT学习一:并行处理与GPU体系架构
文章目录
- 一、并行处理简介
- 1)串行介绍
- 2)并行介绍
- 3)并行与并发的区别
- 4)编译器优化课程汇总
- 5)常见并行处理
- 二、GPU并行处理
- 1)基础概念介绍
- 2)CPU和GPU在并行处理的优化方向
- 3)CPU的特点及优化方向:
- 4)总结GPU和CPU的不同
- 三、环境搭建
- 四、CUDA cuDNN TRT版本选择
- 1)编辑ssh配置
- 2)查看GPU黄金二查看ubuntu系统
- 3)下载trt并安装CUDA
- 4)在下载cuDNN
- 五、常用软件安装
- 六、服务器的环境配置
- 七、编辑器的环境配置
一、并行处理简介
1)串行介绍
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串行处理的介绍(Sequential processing)
①指令/代码块依次执行
②前一条指令执行结束以后才能执行下一条语句
③一般来说,当程序有数据以来或分支等这些情况下需要窜行执行 -
例子
-
数据依赖的种类(data dependency)
①flow dependency:例如上面的左图
②anti dependency
③output dependency
④control dependency -
串行使用场景
①复杂的逻辑计算(比如:操作系统)
-
并行与串行的效果
①串行需要46cycles
②并行只需要20cycles
进一步优化,st3可以分割为4个子代码执行
再进一步优化,在st4彻底结束之前
就知道结束结果了
-
总结策略
①先把各个步骤打散到各个core执行(schedule调度)
②把大的loop循环分割成多个小代码,分配到各个core执行(loop optimization)
③在一个指令彻底执行完之前,如果已经得到了想要的数值,可以提前执行下一个指令(pipleline 流水线)
2)并行介绍
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特点
①指令/代码块同时执行
②充分利用multi-core,多核去完成一个或多个任务
③使用场景:科学计算、图像处理、深度学习等等 -
重点讲解(loop parallelization 循环并行处理)
①大部分时间长的程序,很多都是浪费在I/O内存读写消耗上,要不然就是在loop上,所以并行优化loop是很重要的一个策略
②策略比如说:前/后处理
-resize,crop,blur,bgr2rgb,rgb2gray,dbscan,findCounters
③再比如说:DNN中的卷积(convolution layer)以及全连接层(fully connected layer)
③根据不同语言的ordering
tiling是16x16的数组,或有的以行或列存储
④涉及到DNN或图片处理的时候
3)并行与并发的区别
4)编译器优化课程汇总
①编译器自动化并行优化:GCC, LLVL, TVM
②针对for循环的并行优化:tile,fuse,split,vectorization。。。
③计算图优化:CFG,HTG,MTG
④数据流:dataflow compiler,data flow architecture
⑤polyhedral:polyhedral compiler
⑥HPC:高性能计算
5)常见并行处理
二、GPU并行处理
1)基础概念介绍
1、latency:完成一个指令所需要的时间
2、memory latency:
-GPU/CPU 从memory获取数据所需要的等待时间
-CPU并行处理的优化主要方向
3、throughput吞吐量
-单位时间内可以执行的指令数
-GPU并行处理的优化的主要方向
4、multi-threading
-多线程处理
5、memory latency是什么?
- 总体布局
- 目的:尽量做到想要的数据就在cache缓存里面,这样就不用在内存也就是Main Memory里面去寻找(也就是
访问下级memory
),这时候是很耗费时间的
,等待数据的状态就叫stall
6、内存总体布局:
2)CPU和GPU在并行处理的优化方向
- 方向不同
1)CPU:目标在减少memory latency
2)GPU:目标在于提高throughput CPU是怎么优化的?
①Pipeline:流水线处理,提高throughput的一种优化
②cache hierarchay:多级缓存
③Pre-fetch:提前获取数据
④Branch-predition:预测分支
⑤Multi-threading:多线程计算
①【pipeline】:
优化后4个指令一起执行
②【cache hierarchay】:多级缓存(在内存前面放多个cache)
③【pre-fetch】:减少memory latency的一种策略,提前去取数据,也叫hiding memory latency
提前读取A和B,再串行计算
④【branch-prediction】:分支预测,根据以往的branch走向,去预测下一次branch的走向
若前100次内,每次都是true,那么就可以预测都是true
⑤【multi-thread】:多线程
- CPU优化总结
- CPU运算带来的不好地方
①原因:由于CPU处理都是复杂逻辑的计算,有大量分支难以预测分支方向
,所以增加线程数带来throughput的收益往往不是那么高
②方法:所以去掉复杂的逻辑计算和分支,把大量简单运算放一起,就可以最大化的提高throughput
3)CPU的特点及优化方向:
- 特点
①multi-threading技术
②大量core,可以支持大量的线程,
CPU并行处理的threads数量规模,数十个;而GPU并行处理的threads数量是数千个
③每一个core负责的运算逻辑很简单
- CUDA core:
D = A * B+ C - Tensor core: 4x4x4的matrix calculation ; D = A * B+ C
而更强的444,一次就可以运算跟多
④SIMT(一条指令管理一条数据,thread之间用warp调度)
⑤由于throught吞吐量很高,所以对于内存未命中带来的latency对性能的影响很小
⑥由于GPU负责的任务是大规模计算(图像处理、深度学习等),所以一旦fetch好了数据以后,就会一直连续处理,并且很少miss
4)总结GPU和CPU的不同
三、环境搭建
①查看是否有GPU
②查看linux版本
③根据需求找tensorRT的版本
④从tensorRT的release note
寻求对应的CUDA和cuDNN版本
⑤安装CUDA(注意,这里建议从官方提供的脚本
安装,不要apt-get)
⑥安装cuDNN(看官方的文档
)
⑦配置TensorRT的路径
⑧参考opencv官方文档
安装opencv4.5.2
⑨安装其他便于开发的软件包
四、CUDA cuDNN TRT版本选择
1)编辑ssh配置
forward主要远程连接服务器显示图片还是很好用的,IdentityFile主要用于免密码登录
Host station
HostName 192.168.11.2
User kalfazed
ForwardAgent yes
ForawrdX11Trusted yes
ForwardX11 yes
IdentityFile ~/ssh/macbook
Host container
HostName 192.168.11.2
User trt
ForwardAgent yes
ForawrdX11Trusted yes
ForwardX11 yes
IdentityFile ~/ssh/macbook
Port 8090
进入服务器(服务器是ubuntu 22.04.2 LTS Linux 5.19.0)
ssh station
2)查看GPU黄金二查看ubuntu系统
lspci | grep VGA
查看ubuntu系统
lsb_release -a
查看显卡驱动信息,包括可兼容的最大cuda版本,核占用率,显卡内存
nvidia-smi
3)下载trt并安装CUDA
去trt官方根据cuda兼容版本下载trt
再下对应cuda,尽量用最新的比如11.7
并选择对应平台,后面选runfile
然后官网提供安装
安装完后在/usr/local下面可以看到cuda版本
4)在下载cuDNN
可以看到8.5.1对应的版本的是cuDNN8.6.0
下载cuDNN 8.6.0
官网也有cuDNN的安装流程
①安装对应N卡显卡驱动
②装对应CUDA,但是我们已经在上面步骤安装了
③装zlib
ubuntu:
sudo apt-get install zlib1g
or
for rhel users,
sudo yum install zlib
④解压然后拷贝
⑤按照所需安装cuda,这里是显卡driver我已经安装了
安装cuda结束后可以查看版本(想要11.7再修改软连接)
fish或bash指定tensorRT的目录到系统环境配置里面
查看trt有没有执行成功(trtexec :把模型转化为trt能识别的模样)
可以进到某个samples目录下执行make,目标文件就放入到bin
比如执行./sample_onnx_mnist --fp16(–fp16是模型量化,推理速度会更快)
根据图片识别这个数字是几,可以看到推理是4