C++ AMP 固定长度递归和树遍历答案

【问题标题】：C++ AMP fixed length recursion and tree traversalC++ AMP 固定长度递归和树遍历
【发布时间】：2016-02-09 19:12:14
【问题描述】：

使用 C++ AMP 我需要遍历最大深度为 10 的四叉树。我知道 C++ AMP 不支持递归，因为它不需要设备有堆栈，但我希望它是能够推出一个小的有限递归深度调用树，因此它仍然可以在没有堆栈的情况下内联和处理。

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int recur(int i) restrict(amp) {
    if (i <= 1) return 1;
    else if (i > 5) return 1000; //just dummy code to limit the depth
    else return i + recur(i - 1);
}

看来运气不好。不递归规则真的没有例外吗？

关于这个问题，我想知道使用 C++ AMP 遍历树的常用方法是什么。显然，我可以创建自己的每个线程堆栈，然后在深入之前推送当前节点，然后在返回的路上弹出，或者我可以扩展我的树以将“指针”保持在树上，不仅向下，而且...... .

找不到任何显示 C++ AMP 树遍历的示例，我想知道这里的最佳做法是什么？

编辑：我这样做是为了在 2D 域中查找邻居。我有 n 个随机定位的点，需要为每个点找到最近的邻居。这些点位于按空间填充曲线 (https://en.wikipedia.org/wiki/Z-order_curve) 排序的单个 1D 数组中，因此 1D 数组中接近的点在 2D 中也趋于接近，这反过来意味着它们倾向于共享许多邻居也是一样的。

【问题讨论】：

“树”在 GPU 代码的上下文中并不常见。 GPU 在历史上的分支预测很差，当您使用这种数据结构时，这确实会降低性能。首先执行所有代码，然后确定应该执行哪个分支是很常见的！也许使用“array-as-a-a-fixed-depth-tree”可能是有意义的。参见algoviz.org/OpenDSA/Books/OpenDSA/html/CompleteTree.html 此外，递归代码可以用迭代表示：参见programmers.stackexchange.com/questions/24997/…
感谢您的评论。您是正确的，如果不加以防范，树可能会导致发散，这对 gpu 来说是非常糟糕的。对于邻居搜索，沿着空间填充曲线对数据进行排序不会阻止这种情况，但会大大缓解这个问题。我将编辑我的问题以保存实际的使用场景，因为这是相关的。我的 cpu 版本的节点已经在一个平面数组中，我确实考虑过使用我自己的堆栈结构进行迭代遍历。我主要想知道“最好的”GPU 实现。
邻居查找是什么意思...对于 n 个点，为每个点查找最近的邻居？所以输入是（p1，p2，p3...），输出是点对（pa，pb）（pc，pd），...？你需要为每个点找到多少个邻居？
我需要在一定的搜索范围内找到所有的。

标签： recursion tree c++-amp

【解决方案1】：

尽管这个问题已经过时，但我想提供一些建议，这些建议不仅适用于 C++ AMP，而且适用于所有尝试执行最近邻查询的 GPGPU 应用程序。

有几种方法可以规避在 GPU 内核中使用堆栈。我使用的一种方法（在 OpenCL 中）是使用所谓的历史标志。该方法在a GDC presentation called Parallelizing the Physics Pipeline 中进行了描述。
这个想法是在树的每一层存储 4 位。每 4 位明确编码下一个需要访问的节点。不幸的是，历史标志所需的大小太大而无法放入线程专用内存中，您必须将它们放在tile_static 内存中，您必须注意银行冲突。

根据我的经验，执行半径搜索会带来一些在 GPU 上无法有效解决的问题。首先，由于您正在执行半径搜索，因此您不知道单个点会有多少个邻居，但您必须预先提供空间来保存相应的点。最后，您将得到一个搜索半径有限的 kNN 搜索。根据您要解决的问题，这可能已经成为交易破坏者。
由于您需要找到最近的点，因此您必须以某种方式对最近的邻居候选者进行排序，这些候选者最终会形成某种堆结构。此时线程发散将减少任何性能增益（除了点是均匀分布的）。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您知道最大递归深度，则可以使用模板让编译器将您的递归展开到最大深度：

template <int I>
int recur(int i) restrict(amp) {
    if (i <= 1) return 1;
    else if (i > 5) return 1000; //just dummy code to limit the depth
    else return i + recur<I-1>(i - 1);
}

template<>
int recur<0>(int i) restrict(amp)
{ // maximum depth reached...
    return 1000;
}   

void f() restrict(amp)
{
    recur<10 /* maximum depth */>(3);
}

【讨论】：