了解 OpenCL 在 float 上减少的方法

Question

在this link之后，我尝试了解内核代码的操作（这个内核代码有两个版本，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 变量的访问权限，不是吗？

之后，如果我接受一个工作项，代码会将operand 值添加到newVal.floatVal 变量。然后，在这个操作之后，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，即将地址 source 中存储的值与 preVal.intVal 进行比较。

在这个原子操作期间（根据定义，它不是不间断的），由于存储在source 的值与prevVal.intVal 不同，存储在source 的新值是newVal.intVal，它实际上是一个浮点数（因为它被编码为 4 个字节，如整数）。

我们能否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”将始终将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所有细节。

更新 1：

对不起，我几乎了解所有的细微之处，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中包含的值指针并返回包含在old pointer 中的值，它等于prevVal.intVal，所以我们从while loop 中分离出来。

第二种情况：如果在prevVal.floatVal = *source; 指令和atomic_cmpxchg 的调用之间，*source 的值已经改变（被另一个线程 ??）然后 atomic_cmpxchg 返回old 值不再等于prevVal.floatVal，因此while loop 中的条件为真，我们一直在这个循环中，直到不再检查先前的条件。

我的解释是正确的？

谢谢

Answer 1

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

volatile 是 C 语言的一个关键字，它阻止编译器优化对内存中特定位置的访问（换句话说，在所述内存位置的每次读/写时强制加载/存储）。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重新读取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，每个线程单独执行以下操作：

1. 将*source的当前值从内存加载到preVal.floatVal
2. 在newVal.floatVal 中计算*source 的所需值
3. 执行上述原子比较交换（使用类型双关值）
4. 如果结果为atomic_cmpxchg == newVal.intVal，则表示比较交换成功，break。否则，交换没有发生，请转到 1 并重试。

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

我们可以说每个工作项对位于源地址的值都有互斥访问（我的意思是锁定访问）吗？

互斥锁是锁，而这是一种无锁算法。 OpenCL 可以用自旋锁模拟互斥锁（也用原子实现），但这不是一个。