以下是关于“使用Python写CUDA程序的方法”的完整攻略。
CUDA是一种并行计算平台和编程模型,可以用GPU的并行算能力加速计算。Python是一种流行的编程语言,也可以用于编写CUDA程序。本攻略介绍如何Python编写CUDA程序。
在使用Python编写CUDA程序之前,需要安装CUDA和PyCUDA。以下是示例代码:
# 安装CUDA
sudo apt-get install nvidia-cuda-toolkit
# 安装PyCUDA
pip install pycuda
上面的示例代码中,我们安装了CUDA和PyCUDA。
在安装CUDA和PyCUDA之后,可以使用Python编写CUDA程序。以下是示例代码:
import pycuda.autoinit
import pycuda.driver as drv
import numpy as np
from pycuda.compiler import SourceModule
# 定义CUDA程序
mod = SourceModule("""
__global__ void add(int *a, int *b, int *c)
{
int i = threadIdx.x;
c[i] = a[i] + b[i];
}
""")
# 获取CUDA函数
add = mod.get_function("add")
# 定义输入数据
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5]).astype(np.int32)
b = np.array([10, 20, 30, 40, 50]).astype(np.int32)
# 定义输出数据
c = np.zeros_like(a)
# 调用CUDA函数
add(drv.In(a), drv.In(b), drv.Out(c), block=(5, 1, 1))
# 输出结果
print(c)
在面的示例代码中,我们使用PyCUDA编写了一个简单的CUDA程序,实现了两个数组的加法。
在编写CUDA程序之后,可以使用CUDA加速Python程序。以下是示例代码:
import pycuda.autoinit
import pycuda.driver as drv
import numpy as np
from pycuda.compiler import SourceModule
# 定义CUDA程序
mod = SourceModule("""
__global__ void add(int *a, int *b, int *c)
{
int i = threadIdx.x;
c[i] = a[i] + b[i];
}
""")
# 获取CUDA函数
add = mod.get_function("add")
# 定义输入数据
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5]).astype(np.int32)
b = np.array([10, 20, 30, 40, 50]).astype(np.int32)
# 定义输出数据
c = np.zeros_like(a)
# 调用CUDA
add(drv.In(a), drv.In(b), drv.Out(c), block=(5, 1, 1))
# 输出结果
print(c)
# 使用CPU计算
d = a + b
# 比较结果
print(np.array_equal(c, d))
在上面的示例代码中,使用PyCUDA编写了一个简单的CUDA程序,并使用CUDA加速了Python程序。
import pycuda.autoinit
import pycuda.driver as drv
import numpy as np
from pycuda import SourceModule
# 定义CUDA程序
mod = SourceModule("""
__global__ void matrix_mul(float *a, float *b, float *c, int m, int n, int k {
i = blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x;
int j = blockIdx.y * blockDim.y + threadIdx.y;
if (i < m && j < k) {
float sum = 0;
for (int l = 0; l < n; l++) {
sum += a[i * n + l] * b[l * k + j];
}
c[i * k + j] = sum;
}
}
""")
# 获取CUDA函数
matrix_mul = mod.get_function("matrix_mul")
# 定义输入数据
a = np.random.rand(100, 200).astype(np.float32)
b = np.random.rand(, 300).(np.float32)
# 定义输出数据
c = np.zeros((100, 300), dtype=np.float32)
# 调用CUDA函数
matrix_mul(drv.In(a), drv.In(b), drv.Out(c), np.int32(100), np.int32(200), np.int32(300), block=(16, 16, 1), grid=(7, 19))
# 使用CPU计算
d = np.dot(a, b)
# 比较结果
print(np.allclose(c, d))
在上面的示例代码中,使用PyCUDA编写了一个矩阵乘法的CUDA程序,并使用CUDA加速了Python程序。
import pycuda.autoinit
import pycuda.driver drv
import numpy as np
from pycuda.compiler import SourceModule
# 定义CUDA程序
mod = SourceModule("""
#include <stdio.h>
#include <cublas_v2.h>
#include <cusolverDn.h>
__global__ void matrix_inverse(float *a, float *b, int n)
{
int i = blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x;
int j = blockIdx.y * blockDim.y + threadIdx.y;
if (i < n && j < n) {
b[i * n + j] = a[i * n + j];
}
}
void matrix_inverse_gpu(float *a, float *b, int n {
cusolverDnHandle_t handle;
cusolverDnCreate(&handle);
int *devInfo;
cudaMalloc(&devInfo, sizeof(int));
int lwork;
float *d_work;
cusolverDnSgetrf_bufferSize(handle, n, n, a, n, &lwork);
cudaMalloc(&d_work, lwork * sizeof(float));
int *divot;
cudaMalloc(&d_pivot, n * sizeof(int));
cusolverDnSgetrf(handle, n, n, a, n, d_pivot, devInfo);
cusolverDnSgetrs(handle, CUBLAS_OP_N, n, n, a, n, d_pivot, b, n, devInfo);
cudaFree(devInfo);
cudaFree(d_work);
cudaFree(d_pivot);
cusolverDnDestroy(handle);
}
""")
# 获取CUDA函数
matrix_inverse = mod.get_function("matrix_inverse")
matrix_inverse_gpu = mod.get_function("matrix_inverse_gpu")
# 定义输入数据
a = np.random.rand(100, 100).astype(np.float32)
# 定义输出数据
b = np.zeros_like(a)
# 调用CUDA函数
matrix(drv(a), drv.Out(b), np.int32(100), block=(16, 16, 1), grid=(7, 7))
matrix_inverse_gpu(drv.In(a), drv.Out(b), np.int32(100), block=(16, 16, 1), grid=(7, 7))
# 使用CPU计算
c = np.linalg.inv(a)
#较结果
print(np.allclose(b, c))
在上面的示例代码中,我们使用PyCUDA编写了一个矩阵求逆的CUDA程序,并使用CUDA加速了Python。
综上所述,“使用Python写CUDA程序的方法”的攻略介绍了如何使用Python编写CUDA程序。在实际应用中,可以根据需要编写相应的CUDA程序,并使用PyCUDA库进行调用。同时,攻略还提供了两个示例代码,别演示了如何使用CUDA加速矩阵乘法和矩阵求逆。读者可以根据需要选择合适的代码进行操作。
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