OpenCL：开启并行计算新纪元——GPU与FPGA设计

"本文档是关于OpenCL的教程，探讨了OpenCL在GPU计算中的作用，以及为何要使用OpenCL来充分利用设备的并行特性。OpenCL是一个开放标准，允许在异构平台上编写并行程序，包括多核CPU和GPU。它由Khronos Group维护，得到了AMD、IBM、Intel、NVidia等主要厂商的支持。OpenCL通过任务和数据并行计算机制，扩展了GPU的应用范围。此外，文档还提到了并行计算在现代处理器发展中的重要性，特别是GPU的并行计算能力超越了CPU。OpenCL的出现解决了不同厂商间专有解决方案的不兼容问题，提供了一个统一的编程接口，使得开发者能够挖掘系统中所有计算单元的潜力。" OpenCL全称开放计算语言，旨在为异构计算提供一个统一的框架，允许开发者编写能在多种处理器上运行的并行程序。OpenCL由两部分构成：内核语言（用于设备上的并行计算）和API（用于管理平台）。它的并行计算机制包括基于任务和基于数据的方式，这使得GPU不仅限于图形处理，还能应用于通用计算。 现代处理器，尤其是GPU，拥有高度的并行特性，GPU的运算核心数量远超CPU，虽然单个核心频率较低，但整体性能和能效比高，适合并行计算任务。GPU通过并行线程和优化的存储结构来提高对外部存储器的访问性能，从而隐藏延迟。 OpenCL的出现，结束了各厂商专有解决方案的混乱局面，提供了一个跨平台、开放标准的编程接口，使得开发者能够编写一次，到处运行。AMD、IBM、Intel、NVidia等业界重要厂商都是OpenCL委员会成员，确保了其兼容性和广泛支持。 随着多核CPU和高性能GPU的普及，OpenCL成为了释放硬件计算能力的关键。它在学术界和工业界推动了GPGPU（通用GPU计算）的发展，从最初的DirectX或OpenGL映射，到更高级的如CUDA、CAL、Brook+等编程工具，再到OpenCL，极大地简化了GPU编程，提高了开发效率。 OpenCL不仅适用于GPU，还涵盖了多种处理器芯片，例如AMD提出的跨越CPU和GPU的编程接口。在中国的超级计算机“天河一号”中，就采用了OpenCL进行CPU和GPU的异构计算。通过OpenCL，开发者能够充分利用系统中的所有计算资源，实现高性能计算应用。