请问cuda编程里时延怎么计算

Question

请问cuda里面，当执行一个device端的计算，例如，矩阵加法，或者其他运算，其时延的单位是什么？其准确的含义是什么? 通过什么工具去计算这个操作的时延。

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在CUDA编程中，计算设备端操作（如矩阵加法）的时延通常指的是从主机CPU发出执行命令到该命令实际完成并返回结果的时间间隔。这个时间间隔可以分为几个部分：

1. 数据传输时延：如果涉及到数据从主机内存到设备GPU内存的传输，这将包括数据传输的时间。
2. ** kernel 启动时延**：从CUDA API调用（如cudaLaunchKernel()）到kernel函数在GPU上真正开始执行的时间。
3. 计算时延：即GPU执行实际运算（例如矩阵加法）所花费的时间。
4. 同步时延：如果在执行后进行了同步操作（如cudaDeviceSynchronize()），则还包括等待所有GPU工作项完成所需的时间。

时延单位通常是微秒（μs）或纳秒（ns）。

计算CUDA内核执行时延的基本方法是通过使用CUDA事件来标记关键时间点，然后计算两个事件之间的时间差。以下是一个简单的示例代码片段：

#include <cuda.h>
#include <cuda_runtime.h>

#define CUDA_CALL(x) { cudaError_t err = x; if (err != cudaSuccess) { printf("CUDA error: %s\n", cudaGetErrorString(err)); exit(EXIT_FAILURE); } }

__global__ void matrixAdd(float* A, float* B, float* C, int N) {
    int idx = blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x;
    if (idx < N) {
        C[idx] = A[idx] + B[idx];
    }
}

int main() {
    // 初始化变量和分配内存...
    
    // 创建CUDA事件
    cudaEvent_t start, stop;
    CUDA_CALL(cudaEventCreate(&start));
    CUDA_CALL(cudaEventCreate(&stop));

    // 记录起始时间
    CUDA_CALL(cudaEventRecord(start, 0));

    // 执行kernel
    dim3 block(256);
    dim3 grid((N + block.x - 1) / block.x);
    matrixAdd<<<grid, block>>>(d_A, d_B, d_C, N);

    // 记录结束时间，并同步以确保kernel已完成
    CUDA_CALL(cudaEventRecord(stop, 0));
    CUDA_CALL(cudaEventSynchronize(stop));

    // 计算并打印时延
    float elapsedTime;
    CUDA_CALL(cudaEventElapsedTime(&elapsedTime, start, stop));
    printf("Kernel execution time: %.3f ms\n", elapsedTime);

    // 清理事件和内存...
    
    return 0;
}

请注意，上述代码并未包含数据传输的相关时延计算，仅测量了kernel执行本身的时延。如果需要更详尽地分析整个操作的完整时延，你需要分别记录数据传输前后的事件，并对每个阶段单独计时。

要获取更多关于CUDA性能分析工具的信息，可以参考NVIDIA提供的官方文档： Nsight Systems 或 Nsight Compute，它们能够提供更详细、全面的性能分析报告。