學(xué)習(xí)Metal中的GPU編程基礎(chǔ)。

概覽

Metal提供了對GPU的低層級和低能耗的訪問入口。開發(fā)高效使用GPU的Metal應(yīng)用的關(guān)鍵是理解底層軟件和硬件的整體交互。

GPU 編程基礎(chǔ)

GPU是強大的硬件單元，它包含很多處理核心（遠多于CPU）。單獨來說，每個GPU核心的處理能力小于CPU核心。但是，GPU可以通過把大量的數(shù)據(jù)分配到它的多個核心中進行整體處理。

這些基礎(chǔ)硬件的差異使得每個處理器適合于不同的任務(wù)。GPU特別適合于大量的平行處理任務(wù)，例如在一個frame中渲染成千上萬的的像素，或者執(zhí)行一個有成千上萬元素的數(shù)組的相同計算。

下面的例子展示了一個簡單的GPU函數(shù)（compute_function）。該函數(shù)添加兩個輸入緩存元素（inputA、inputB），并用一個輸出緩存（outputC）來存儲結(jié)果。

using namespace metal;
kernel void
compute_function(constant float *inputA  [[buffer(0)]],
                 constant float *inputB  [[buffer(1)]],
                 device   float *outputC [[buffer(2)]],
                 uint           index    [[thread_position_in_grid]])
{
    outputC[index] = inputA[index] + inputB[index];
}

在CPU中，這個操作被聲明在循環(huán)中并順序執(zhí)行。在GPU中，這個操作被分配到它的多個核心中并平行計算。

基礎(chǔ)Metal概念

前面的這個例子代碼是一個完成的Metal GPU函數(shù)。你只需要Metal繪制語言來寫GPU-可執(zhí)行函數(shù)，但是你需要Metal框架來指定GPU可訪問資源和以GPU為中心的命令。

下面的簡單的Metal系統(tǒng)框圖闡述了進出GPU的數(shù)據(jù)流。函數(shù)和資源被編碼進合并命令，然后它被發(fā)送到GPU執(zhí)行。來自GPU的記過被渲染或?qū)懭氲搅硪唤M資源，它被選擇的發(fā)送給顯示器。

更多信息，參看 基礎(chǔ)概念（Fundamental Components）。