TensorRT及CUDA自学笔记006 PTX、PTX兼容性及二进制兼容性

PTX定义

1. PTX是CUDA平台的一种虚拟机器和指令集，可以理解为一种CUDA平台的汇编语言
2. 使用C编写的CUDA程序首先被转换成PTX指令集，PTX指令在经过优化后再转换为特定GPU架构对应的指令集，nvcc在编译程序时通常需要指定目标虚拟机架构和真实GPU架构
3. PTX并非物理的GPU，它是对GPU计算能力和特性的抽象定义

PTX作用

1. 为GPU演化提供稳定的ISA支持
2. 为应用程序提供与GPU本地指令等效的性能，为上层C程序开发提供与GPU架构无关的ISA支持，这使得我们开发是时可以不用关注硬件层的指令集，专注上层应用开发即可。
3. 为PTX代码生成器和转换器提供源码级的优化

CUDA定义的虚拟机架构

compute_x中的x指的是虚拟机架构的计算能力

CUDA定义的GPU架构

后者是GPU的物理（真实）架构，前者是一种虚拟架构，是在后者的物理的基础上的面向上层的一种抽象的架构。

CUDA将不同的物理架构的GPU抽象为不同计算能力等级的虚拟机架构，这样我们在上层能更好的使用这些GPU，同时，这种方式也提高了代码的兼容性

PTX兼容性

PTX中的某些指令只能在具有较高的计算能力(compute capability)的GPU上才能使用
较低计算能力的PTX可以在同级或更高级的GPU上运行，反之则不行
所以，为保证CUDA程序能充分的发挥GPU计算能力，我们要在代码编译阶段要设置计算能力，设置ptx文件的兼容性，如果设置的低一些，即计算能力要求低一些，那么该代码的兼容性就高一些，能运行的设备就多一些。
.

通过-arch来设置目标计算能力，设置ptx兼容性

nvcc main.cu -ptx
nvcc -arch=compute_50 main.cu -ptx

不指定arch他就会用默认的计算能力等级，-ptx确保生成ptx文件，不指定路径，就会默认使用输入文件的名字并保存在当前目录。

nvcc main.cu -ptx

//
// Generated by NVIDIA NVVM Compiler
//
// Compiler Build ID: CL-33191640
// Cuda compilation tools, release 12.2, V12.2.140
// Based on NVVM 7.0.1
//.version 8.2
.target sm_52
.address_size 64

nvcc -arch=compute_50 main.cu -ptx

//
// Generated by NVIDIA NVVM Compiler
//
// Compiler Build ID: CL-33191640
// Cuda compilation tools, release 12.2, V12.2.140
// Based on NVVM 7.0.1
//.version 8.2
.target sm_50
.address_size 64

二进制兼容性

1. 二进制代码(binary code)是与特定GPU真实架构相关
2. 二进制代码从低小代(minor version)到高小代(minor version)兼容，如8.1版本生成的cubin和exe到8.7版本是兼容的
3. 二进制代码从高小代到低小代不兼容二进制，如8.7版本生成的cubin和exe到8.1版本是不兼容的
4. 代码在大代间不兼容(major version)，如7.x版本生成的cubin和exe和8.x版本是不兼容的

二进制兼容性设置

1. 二进制兼容性必须和PTX兼容性同时设置
2. 通常将PTX兼容性设置低、将二进制兼容性设置高
3. 通过nvcc编译参数-code设置二进制兼容性