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GPU高級調(diào)試與優(yōu)化培訓(xùn)大綱

第一部分：在CUDA-GDB中理解CUDA

要點：CUDA簡要歷史，CUDA的C擴展，kernel函數(shù)，WARP，CUDA的線程組織，準(zhǔn)備調(diào)試環(huán)境，單GPU調(diào)試和多GPU調(diào)試，遠程調(diào)試，nvcc，-G和-g選項，附加到已經(jīng)運行的進程，啟用kernel初始斷點（break on launch），觀察源代碼和匯編指令，設(shè)置斷點，單步跟蹤，條件斷點，觀察CUDA的內(nèi)建變量，PTX指令集，理解WARP、grid、block和thread，Grid-Stride Loops，觀察GPU線程，觀察GPU的調(diào)用棧，觀察GPU的寄存器，觀察錯誤信息，從GPU上打印信息
試驗1：編譯和觀察簡單的CUDA程序
編譯一個簡單的CUDA程序，使用CUDA SDK中的二進制工具觀察其內(nèi)容，理解CUDA的編譯過程和程序文件格式
試驗2：改進和調(diào)試向量乘法程序
使用CUDA技術(shù)編寫一個做向量乘法的小程序，理解如何向kernel函數(shù)傳遞參數(shù)和傳回計算結(jié)果
試驗3：學(xué)習(xí)CUDA-GDB的基本用法
調(diào)試一個簡單CUDA程序，練習(xí)常用的CUDA-GDB擴展命令，理解CUDA編程的關(guān)鍵概念

第二部分：使用NSight調(diào)試CUDA程序

要點：NSight簡介，安裝和設(shè)置環(huán)境信息，CUDA 9.0.props，窗口布局，在VS中編譯CUDA程序，產(chǎn)生調(diào)試信息（-G），本地調(diào)試模型，NSight Monitor，設(shè)置斷點，觀察變量，在Cuda Info窗口中觀察計算狀態(tài)，WarpWatch，調(diào)用棧，源代碼跟蹤，PTX/SASS匯編調(diào)試，數(shù)據(jù)斷點，API Trace，OpenCL kernel追蹤，產(chǎn)生GPU轉(zhuǎn)儲（core dump），調(diào)優(yōu)功能
試驗4：使用Visual Studio和NSight調(diào)試CUDA程序
在VS中編譯和調(diào)試一個典型的并行計算程序，熟悉NSight提供的常用調(diào)試功能，包括產(chǎn)生調(diào)試信息，建立調(diào)試會話，設(shè)置各種斷點，觀察源代碼和變量，單步跟蹤等

第三部分：顯存錐鑒

要點：系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)存映射，PCI Aperture，GART，GTT，訪問主內(nèi)存， UVA/ UMA ，Batch Buffer ，CUDA中的內(nèi)存類型，內(nèi)存共享，內(nèi)存復(fù)制，使用本地共享內(nèi)存（shared memory），使用 CUDA memory checker 檢查內(nèi)存問題（越界訪問），使用Nsight的內(nèi)存調(diào)優(yōu)功能

第四部分：使用NSight調(diào)試圖形程序

要點：感受3D圖形魅力，從DX9到DX12，WDDM，UMD、KMD 和DX運行時，DRM，GEM和KMS，啟用DRM的調(diào)試功能，HLSL，DirectCompute 的遺憾，PIX，Intel GPA，HUD，HUD圖表，熱鍵，HUD控制界面，VS的圖形分析器（VSGA），Nsight的圖形調(diào)試
試驗5：使用NSight調(diào)試3D圖形程序
在VS中編譯和調(diào)試一個典型的3D程序，使用HUD功能觀察GPU工作細節(jié)，使用VSGA深入分析某一幀畫面的產(chǎn)生細節(jié)，認識DirectX軟件棧中的關(guān)鍵組件和執(zhí)行過程

第五部分：NVidia GPU微架構(gòu)

要點：G80，從SIMD到SIMT，warp，SM（Streaming Multiprocessors），F(xiàn)ermi微架構(gòu)，PTX指令集，GigaThreads調(diào)度器，ECC支持，第三代SM，Kepler微架構(gòu)，Hyper-Q，Grid Management Unit（GMU），SMX，動態(tài)并行，Maxwell微架構(gòu)，SMM，指令緩存，WARP調(diào)度器，指令分發(fā)單元，Pascal微架構(gòu)，伏特微架構(gòu)，Tensor Core，軟件仿真（GPUSim）

第六部分：在 Code-Builder 中理解 OpenCL

要點： OpenCL版本，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)讀，執(zhí)行模型，運行時，OpenCL的執(zhí)行硬件，CPU 模擬，SIMD，kernel 函數(shù)， Code-Builder簡介，離線編譯和在線編譯，ND Range ，啟動算核函數(shù)，使用Code-Builder的調(diào)試功能，觀察device信息，context ，對象樹，命令隊列，內(nèi)建函數(shù)

第七部分：計算機視覺加速接口(OpenVX)和英特爾實現(xiàn)

要點：OpenVX簡介，框架對象，數(shù)據(jù)對象，圖（graph），節(jié)點，節(jié)點參數(shù)，執(zhí)行模型，回掉，用戶kernel，常用功能的接口函數(shù)，Intel CV SDK，Vision Algorithm Designer（VAD），自動產(chǎn)生C++代碼，人臉檢測實力分析和演示
試驗6：使用Code-Builder調(diào)試人臉檢測程序
調(diào)試Intel CV SDK中的人臉檢測示例程序，練習(xí)常用的調(diào)試功能，理解OpenVX的工作原理

第八部分：英特爾GPU綜述

要點：Intel顯卡簡史，GEN架構(gòu)，固定功能單元和通用計算單元（EU），EU結(jié)構(gòu)，Slice 和 SubSlice，公開的編程手冊，寄存器，GRF和ARF，VLIW，GEN指令集，LINUX驅(qū)動，i915，SRB驅(qū)動，開源項目（Beignet，NEO，CM，IGC）

第九部分：使用 CUDA profiler 優(yōu)化CUDA程序

要點：測量GPU的時間，nvprof，命令行選項，指定收集范圍，定義輸出目標(biāo)，Visual Profiler基礎(chǔ)，配置遠程目標(biāo)，導(dǎo)入數(shù)據(jù)，觀察時序圖，識別重要事件：CPU缺頁，GPU缺頁，數(shù)據(jù)遷移，內(nèi)存復(fù)制；采樣視圖，分析熱點，源代碼和匯編結(jié)合分析，Profile API，定義別名，定制標(biāo)記，創(chuàng)建調(diào)優(yōu)會話
試驗7：使用nvprof和Visual Profiler優(yōu)化CUDA程序
使用nvprof觀察CUDA程序的執(zhí)行細節(jié)，收集性能數(shù)據(jù)，在Visual Profiler中進行深入分析

第十部分：使用GPUView分析CPU與GPU交互

要點：ETW基礎(chǔ)，log.cmd，收集事件，識別典型問題：GPU/CPU Starvation ，CPU/GPU Idle，線程切換，分析線程切換原因，實例演示
試驗8：使用GPUView觀察GPU的工作狀態(tài)
安裝GPUView，使用GPUView分析一個典型3D圖形程序，理解GPUView的常用功能

第十一部分：AMD GPU和HSA

要點：從ATI到AMD，HSA聯(lián)盟，公開的技術(shù)手冊，APU和GCN，GCN3解析，硬件架構(gòu)，支持HSA的LINUX驅(qū)動，調(diào)試支持，軟件工具鏈：GpuOpen.com，Radeon GPU Analyzer (RGA)，使用GPU PerfStudio調(diào)試圖形程序，CodeXL簡介，使用CodeXL調(diào)試和優(yōu)化OpenCL程序，CodeXL功能演示

第十二部分：ARM GPU

要點：Mali，典型應(yīng)用，在深度學(xué)習(xí)中的應(yīng)用（inference），Midgard 微架構(gòu)解析，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通用計算執(zhí)行單元，DS-5簡介， DS-5 編譯工具，DS-5調(diào)試器，Streamline性能分析工具，DS-5 IDE 介紹, 系統(tǒng)時域范圍的自下而上和自上而下分析方法，自定義標(biāo)注，Log的圖形化顯示，OpenCL Kernel跟蹤, 找到代碼熱點，調(diào)用鏈分析，矩陣乘法的優(yōu)化，ARM GPU軟件工具鏈，OpenVX實現(xiàn)，開源代碼解讀，實例演示：在Midgard GPU上調(diào)試OpenCL程序（使用OpenCL加速的人臉檢測應(yīng)用）