cuda - Cuda atomics 更改标志

Question

我有一段序列代码，它做这样的事情

if( ! variable )
{
  do some initialization here 
  variable = true;
}

我知道这在串行中非常有效，并且只会执行一次。什么原子操作在 CUDA 中是正确的？

Answer 1

在我看来，您想要的是代码中的“关键部分”。临界区允许一个线程执行一系列指令，同时阻止任何其他线程或线程块执行这些指令。

临界区可用于控制对内存区域的访问，例如，以允许单个线程对该区域的非冲突访问。

原子本身只能用于非常有限的，基本上是单一的操作，对单个变量。但是原子可以用来构建一个临界区。

您应该在内核中使用以下代码来控制对关键部分的线程访问：

__syncthreads();
if (threadIdx.x == 0)
  acquire_semaphore(&sem);
__syncthreads();
  //begin critical section
  // ... your critical section code goes here
  //end critical section
__threadfence(); // not strictly necessary for the lock, but to make any global updates in the critical section visible to other threads in the grid
__syncthreads();
if (threadIdx.x == 0)
  release_semaphore(&sem);
__syncthreads();

在内核之前定义这些辅助函数和设备变量：

__device__ volatile int sem = 0;

__device__ void acquire_semaphore(volatile int *lock){
  while (atomicCAS((int *)lock, 0, 1) != 0);
  }

__device__ void release_semaphore(volatile int *lock){
  *lock = 0;
  __threadfence();
  }

我已经测试并成功使用了上面的代码。请注意，它本质上使用每个线程块中的线程 0 作为请求者在线程块之间进行仲裁。如果您只希望获胜线程块中的一个线程执行关键部分代码，您应该进一步调整（例如if (threadIdx.x < ...)）您的关键部分代码。

在一个warp arbitrate中为一个信号量拥有多个线程会带来额外的复杂性，所以我不推荐这种方法。相反，让每个线程块像我在这里展示的那样进行仲裁，然后使用普通线程块通信/同步方法（例如__syncthreads()，共享内存等）控制您在获胜线程块中的行为

请注意，这种方法对性能的影响很大。当您无法弄清楚如何并行化您的算法时，您应该只使用关键部分。

最后，一句警告。与任何线程并行架构一样，对关键部分的不当使用可能会导致死锁。特别是，对线程块内的线程块和/或扭曲的执行顺序进行假设是一种有缺陷的方法。