了解 OpenCL 减少浮点数的方法

Question

在this link之后，我试图了解内核代码的运行（这个内核代码有2个版本，一个是volatile local float *source，另一个是volatile global float *source，即local 和 global 版本）。下面我取 local 版本：

float sum=0;
void atomic_add_local(volatile local float *source, const float operand) {
    union {
        unsigned int intVal;
        float floatVal;
    } newVal;

    union {
        unsigned int intVal;
        float floatVal;
    } prevVal;

    do {
        prevVal.floatVal = *source;
        newVal.floatVal = prevVal.floatVal + operand;
    } while (atomic_cmpxchg((volatile local unsigned int *)source, prevVal.intVal, newVal.intVal) != prevVal.intVal);
}

如果我理解得很好，由于限定符“volatile”，每个工作项共享对 source 变量的访问权，不是吗？

之后，如果我获取一个工作项，代码会将 operand 值添加到 newVal.floatVal 变量。然后，在此操作之后，我调用 atomic_cmpxchg 函数来检查之前的赋值（preVal.floatVal = *source; 和 newVal.floatVal = prevVal.floatVal + operand; ）是否已经完成，即通过比较存储在地址 source 的值与preVal.intVal.

在这个原子操作期间（根据定义不是不可中断的），由于存储在source的值与prevVal.intVal不同，因此存储在source的新值是newVal.intVal，它实际上是一个浮点数（因为它像整数一样被编码为 4 个字节）。

我们可以说每个工作项都具有对位于 source address 的值的互斥访问（我的意思是锁定访问）。

但是对于each work-item线程，while loop是否只有一次迭代？

我认为会有一次迭代，因为比较“*source== prevVal.int ? newVal.intVal : newVal.intVal”总是会将 newVal.intVal 值分配给存储在 source address 的值，不是吗？

欢迎任何帮助，因为我还没有理解这个内核代码的技巧的所有微妙之处。

更新 1：

对不起，我几乎明白所有的细节，尤其是while loop :

第一种情况：对于给定的单线程，在调用atomic_cmpxchg之前，如果prevVal.floatVal仍然等于*source，那么atomic_cmpxchg会改变source指针中包含的值，return会改变old pointer中包含的值，等于prevVal.intVal，所以我们从while loop。

第二种情况：如果在prevVal.floatVal = *source;指令和atomic_cmpxchg的调用之间，值*source已经改变（由另一个线程??) 然后 atomic_cmpxchg returns old 值不再等于 prevVal.floatVal，所以进入 while loop 的条件为真，我们留在这个循环中直到不再检查之前的条件。

我的解释正确吗？

谢谢

Answer 1

If I understand well, each work-item shares the access to source variable thanks to the qualifier "volatile", doesn't it?

volatile 是 C 语言的关键字，它阻止编译器优化对内存中特定位置的访问（换句话说，在每个 read/write 处强制使用 load/store表示内存位置）。它对底层存储的所有权没有影响。在这里，它用于强制编译器在每次循环迭代时从内存中 re-read source（否则编译器将被允许将该负载移到循环之外，这会破坏算法）。

do {
    prevVal.floatVal = *source; // Force read, prevent hoisting outside loop.
    newVal.floatVal = prevVal.floatVal + operand;
} while(atomic_cmpxchg((volatile local unsigned int *)source, prevVal.intVal, newVal.intVal) != prevVal.intVal)

删除限定符（为简单起见）并重命名参数后，atomic_cmpxchg 的签名如下：

int atomic_cmpxchg(int *ptr, int expected, int new)

它的作用是：

atomically {
    int old = *ptr;

    if (old == expected) {
        *ptr = new;
    }

    return old;
}

总而言之，每个线程单独执行：

从内存中加载 *source 的当前值到 preVal.floatVal
计算 *source 在 newVal.floatVal
执行上述原子 compare-exchange（使用 type-punned 值）
如果atomic_cmpxchg == newVal.intVal的结果，说明compare-exchange成功，break。否则交换没有发生，转到1重试。

上面的循环最终终止，因为最终，每个线程都成功地完成了他们的atomic_cmpxchg。

Can we say that each work-item has a mutex access (I mean a locked access) to value located at source address.

互斥体是锁，而这是一个 lock-free 算法。 OpenCL 可以用自旋锁模拟互斥（也用原子实现），但这不是一个。

了解 OpenCL 减少浮点数的方法

Understanding the method for OpenCL reduction on float

atomic

opencl