Использование C++ AMP в приложениях для Магазина Windows

Статья
06/09/2015

Можно использовать C++ AMP (C++ Accelerated Massive Parallelism) в приложении Магазин Windows для выполнения вычислений на GPU (графическом процессоре) или другие средства ускорения вычислений. Однако C++ AMP не предоставляет API для работы непосредственно с типами среды выполнения Windows (Windows Runtime) и среда выполнения Windows не содержит программу-оболочку для C++ AMP. При использовании типов среды выполнения Windows в коде, включая только что созданные самостоятельно, необходимо преобразовать их в совместимые с С++ AMP типы.

Особенности производительности

При использовании Расширения компонентов Visual C++ (C++/CX) для создания приложения Магазин Windows, рекомендуется использовать типы данных (POD) вместе со смежным хранилищем, например std::vector или массивы в стиле С для данных, которые будут использоваться вместе с С++ AMP. Это может помочь достичь более высокой производительности, чем при использовании отличных от POD типов или контейнеров Windows RT, поскольку в этом случае не требуется маршализация.

В ядре на C++ AMP, для доступа к данным, хранящимся таким образом, достаточно просто создать экземпляр std::vector или хранилище массивов в concurrency::array_view, а затем использовать представление массива в цикле concurrency::parallel_for_each.

// simple vector addition example
std::vector<int> data0(1024, 1);
std::vector<int> data1(1024, 2);
std::vector<int> data_out(data0.size(), 0);

concurrency::array_view<int, 1> av0(data0.size(), data0);
concurrency::array_view<int, 1> av1(data1.size(), data1);
concurrency::array_view<int, 1> av2(data_out.size(), data2); 

av2.discard_data();

concurrency::parallel_for_each(av0.extent, [=](concurrency::index<1> idx) restrict(amp)
{
  av2[idx] = av0[idx] + av1[idx];
});

Маршалинг типов среды выполнения Windows

При работе с API среды выполнения Windows может возникнуть необходимость использования C++ AMP применительно к данным, которые хранятся в контейнере среды выполнения Windows, таком как Platform::Array<T>^, или в сложных типах данных, таких как классы и структуры, объявленные с помощью ключевого слова ref или ключевого слова value. В этих случаях необходимо выполнить некоторую дополнительную работу, чтобы сделать данные доступными в C++ AMP.

Platform::Array<T>^, где T — тип POD

При обнаружении Platform::Array<T>^, если T — тип POD, получить доступ к его базовому хранилищу можно просто с помощью функции-члена get:

Platform::Array<float>^ arr; // Assume that this was returned by a Windows Runtime API
concurrency::array_view<float, 1> av(arr->Length, &arr->get(0));

Если T — не тип POD, используйте технику, описанную в следующем разделе, для использования данных с С++ AMP.

Типы среды выполнения Windows: классы ссылки и классы значений

C++ AMP не поддерживает сложные типы данных. Это включает типы, отличные от POD, и все типы, объявленные с помощью ключевого слова ref или ключевое слово value. Если неподдерживаемый тип используется в контексте restrict(amp), возникает ошибка времени компиляции.

Если будет встречаться неподдерживаемый тип можно копировать части интересные его данных в объект concurrency::array. Помимо того, что эти данные доступны для использования C++ AMP, подобный подход копирования вручную также повышает производительность, повышая локальность данных и гарантируя, что данные, которые не будут использоваться, не будут копироваться на ускоритель. Можно повысить производительность с помощью массива промежуточного хранения, специальная форма concurrency::array, которая содержит подсказку выполнение AMP, что массив должен быть частой оптимизирован для передачи между сервером и другими массивами на заданном сочетании клавиш.

// pixel_color.h
ref class pixel_color sealed
{
 public: 
  pixel_color(Platform::String^ color_name, int red, int green, int blue) 
  {
    name = color_name;
    r = red;
    g = green;
    b = blue;
  }

  property Platform::String^ name; 
  property int r;
  property int g;
..property int b;
};

// Some other file
std::vector<pixel_color^> pixels (256); 

for(pixel_color ^pixel : pixels) 
{
  pixels.push_back(ref new pixel_color("blue", 0, 0, 255));
}
// Create the accelerators
auto cpuAccelerator = concurrency::accelerator(concurrency::accelerator::cpu_accelerator);
auto devAccelerator = concurrency::accelerator(concurrency::accelerator::default_accelerator);

// Create the staging arrays
concurrency::array<float, 1> red_vec(256, cpuAccelerator.default_view, devAccelerator.default_view);
concurrency::array<float, 1>  blue_vec(256, cpuAccelerator.default_view, devAccelerator.default_view); 

// Extract data from the complex array of structs into staging arrays.
concurrency::parallel_for(0, 256, [&](int i)
{ 
  red_vec[i] = pixels[i]->r; 
  blue_vec[i] = pixels[i]->b;
});

// Array views are still used to copy data to the accelerator
concurrency::array_view<float, 1> av_red(red_vec);
concurrency::array_view<float, 1> av_blue(blue_vec);

// Change all pixels from blue to red.
concurrency::parallel_for_each(av_red.extent, [=](index<1> idx) restrict(amp)
{
  av_red[idx] = 255;
  av_blue[idx] = 0;
});

См. также

Другие ресурсы

Создание первого приложения для Магазина Windows с использованием C++

Создание компонентов среды выполнения Windows в C++

Поделиться через