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标题: ptx指令，抽象指令与架构 [打印本页]

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作者: 万有斥力    时间: 2024-6-11 08:42
标题: ptx指令，抽象指令与架构
（没用的题目：ptx如何抽象sass，它创造ir的方式和结果与mlir 创造ir有什么区别吗？）
PTX操作数范例：

• 寄存器操作数：在PTX中，寄存器用于存储临时数据，并在指令之间传递值。寄存器操作数通常表现为以%符号开头的标识符，比方%r1、%r2等。不同的指令可能必要不同数量和范例的寄存器操作数。
  
• 内存操作数：内存操作数用于指定从内存加载数据或将数据存储到内存的位置。在PTX中，内存操作数可以表现为全局内存地址、共享内存地址、常量内存地址等。内存操作数的详细格式和寻址模式取决于指令和内存范例。
  
• 立刻数操作数：立刻数操作数是指直接嵌入到指令中的常数值。这些值在编译时已知，并且在指令实行期间不会改变。立刻数操作数通常用于与寄存器或内存中的值进行算术运算、逻辑运算或比力操作。
  
• 谓词操作数：在PTX中，谓词（predicates）用于表现条件表达式的结果，并在条件分支和循环控制结构中使用。谓词操作数通常表现为以p开头的标识符，比方p0、p1等。谓词操作数用于指定指令是否应该基于某个条件实行。
  
• 特殊操作数：除了上述常见范破例，还有一些特殊范例的操作数，如指令修饰符、选项或标记等。这些操作数用于控制指令的特定举动或提供额外的信息给硬件以优化实行。
  

PTX中常见和基础的opcode的例子：

• 数据移动与转换
  
  
  
  • mov: 数据移动指令。
    
  • cvt: 数据范例转换指令，如从浮点数转换为整数。
    
  
  
• 算术与逻辑运算
  
  
  
  • add, sub, mul, div, mad (乘加): 基本算术运算。
    
  • and, or, xor, not: 逻辑运算。
    
  • shl, shr: 位移运算。
    
  
  
• 比力与选择
  
  
  
  • set: 设置条件码指令，常与比力指令一起使用。
    
  • slt, sgte (有符号比力), lt, gte (无符号比力): 比力指令。
    
  • selp: 根据条件选择值的指令。
    
  
  
• 控制流
  
  
  
  • bra: 无条件跳转指令。
    
  • call, ret: 函数调用与返回指令。
    
  • jmp, jmpi: 间接跳转指令，基于寄存器的值跳转。
    
  • 条件分支可能通过谓词（predicates）和bra或jmp的组合来实现。
    
  
  
• 内存操作
  
  
  
  • ld, st: 加载（load）与存储（store）指令，用于全局、共享、纹理、常量等内存访问。
    
  • atom: 原子操作指令，用于在多个线程之间同步内存访问。
    
  • red: 归约操作指令，用于跨线程实行像求和、最大值这样的操作。
    
  
  
• 并行与同步
  
  
  
  • bar: 屏障同步指令，用于确保线程组内的所有线程都到达某一点。
    
  • sync: 其他同步操作的指令，可能用于确保内存操作的次序同等性。
    
  
  
• 特殊函数
  
  
  
  • 三角函数（如sin, cos），指数和对数函数（如exp, log），以及其他特殊数学函数的opcode。
    
  
  

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了解PTX指令集对学习编译器有多方面的帮助：

• 理解并行计算模型：PTX是NVIDIA GPU上的并行线程实行模型的基础。了解PTX可以帮助你更深入地理解并行计算是如何在当代GPU上实现的，包罗线程的组织、同步和内存访问模式等。
  
• 增强汇编级优化能力：编译器的优化通常包罗从高级语言到低级代码（如汇编代码）的转换过程中的各种优化技能。了解PTX指令集可以帮助你理解编译器如何将高级语言中的构造转换为底层指令，并可能启发你在编译器优化方面实现更好的计谋。
  
• 深入了解硬件架构：PTX指令集与NVIDIA GPU的硬件架构紧密相关。了解PTX可以让你更好地理解底层硬件是如何工作的，包罗内存层次结构、计算单元的组织、指令流水线和调理计谋等。
  
• 自定义底层操作和性能调优：在某些高性能计算应用中，程序员可能必要直接编写或使用PTX汇编代码来实现特定的优化。了解PTX可以让你有能力自定义底层操作，以实现最佳的性能和服从。
  
• 增夸大试和性能分析能力：当高级语言编写的程序在GPU上运行时出现题目时，了解底层PTX指令可以帮助你更有效地调试和分析性能瓶颈。你可以使用PTX反汇编输出来理解生成的代码，或者使用性能分析工具来检查PTX指令级的性能指标。
  
• 扩展性和未来兼容性：随着NVIDIA GPU架构的发展，PTX指令集也会不停扩展和更新。了解现有的PTX指令集可以让你为未来的变化和扩展做好预备，使你可以或许更好地利用新架构中的新功能和优化。
  

了解PTX指令集可以为你在编译器学习路程中提供一个更深层次的视角，让你可以或许更好地理解、优化和利用GPU计算的潜力。这对于高性能计算、图形渲染、深度学习等领域都黑白常有价值的。

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sass:

1. /*0100*/        FSETP.NEU.AND P0, PT, |R10|, +INF , PT ;  /* 0x7f8000000a00780b */
2.                                                           /* 0x000fd80003f0d200 */
3. /*0110*/   @!P0 BRA 0x4c0 ;                               /* 0x000003a000008947 */
4.                                                           /* 0x000fea0003800000 */
5. /*0120*/        IMAD.SHL.U32 R4, R10, 0x100, RZ ;         /* 0x000001000a047824 */
6.                                                           /* 0x000fe200078e00ff */

复制代码

/*0100*/是该行指令的地址（零点是当前kernel的起始位置，单位是Byte）
/* 0x780000000a00780b..*/ 是机器指令
/* 0x000fd80003f0d2000..*/ control codes 说什么还有和线程相关的，不懂
https://docs.nvidia.com/cuda/pdf/ptx_isa_8.4.pdf

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