CUDA内存模型
CUDA(Compute Unified Device Architecture)的内存架构包含多种类型的内存,每种内存都有其特定的大小范围和作用:
1. 寄存器(Register)
- 大小:每个CUDA线程通常有少量的寄存器可用,一般为几十到几百KB,具体因GPU型号而异。
- 作用:是最快速的存储单元,用于存储线程执行过程中的临时数据和计算结果,如循环变量、计算的中间值等,对提高线程的计算速度至关重要。
2. 共享内存(Shared Memory)
- 大小:每块CUDA线程块通常有几KB到几十KB的共享内存,例如在一些常见的GPU中,每个线程块的共享内存可能为48KB或64KB。
- 作用:是同一线程块内的线程共享的内存空间,用于线程间的数据通信和协作,可减少对全局内存的访问次数,提高数据访问效率,如在并行计算中用于存储中间结果或缓存数据。
3. 全局内存(Global Memory)
- 大小:容量较大,通常为几GB到几十GB,如常见的NVIDIA显卡可能有8GB、16GB或更高的全局内存。
- 作用:是所有CUDA线程都可以访问的内存空间,用于存储程序中的大规模数据,如输入输出数据、大型数组等,但其访问速度相对较慢。
4. 常量内存(Constant Memory)
- 大小:一般为几MB,例如在某些GPU中可能为64KB到64MB不等。
- 作用:用于存储在核函数执行期间不会改变的数据,如常量、系数等,数据会被缓存在GPU上,多个线程访问常量内存中的相同数据时能提高访问效率。
5. 纹理内存(Texture Memory)
- 大小:通常为几MB到几十MB,与常量内存类似,具体取决于GPU。
- 作用:主要用于存储纹理数据,在图形处理和一些特定的计算中,能提供特殊的内存访问模式和数据过滤功能,如在图像处理中对图像数据进行采样和滤波。
6. 本地内存(Local Memory)
- 大小:每个线程的本地内存空间相对较小,一般为几KB到几十KB。
- 作用:用于存储线程私有的、无法存放在寄存器中的数据,如大型数组或结构体等,当寄存器空间不足时,编译器会将一些数据分配到本地内存,但访问速度较慢。