CUDA程序优化心得之测时函数的设计

近一年来，学习ＣＵＤＡ也算是有苦有甜，苦的是遇到问题时的无助、苦恼和迷茫，甜的是问题解决时的兴奋，今天就利用这五一的假期把自己的经验结合ＣＵＤＡ优化的内容写下来，希望对于那些依旧在其中挣扎的同学有所帮助。

一、测时
判断程序优劣的最简单方式就是计算程序的运行时间，在同一台机器上，运行时间短的程序一般来说是更优的，当然不能一概而论，毕竟决定程序运行速度的因素很多，比如算法，机器的指令集，使用的语言等等。
我们的目的是要设计一个既能够在windows上运行，又能够在linux上运行，既可以用于Ｃ，又可以用于CUDA的计时器，同时最好便于扩展。计时的方法很多，如标准Ｃ库的time、clock系列函数，CUDA的事件，linux下的gettimeofday,windows下的 GetTickCount。
本计时器系列采用Ｃ＋＋的面向对象设计方法，基本的思路是设计一个父类，然后再从父类创造子类。这样要建造一个新计时器，只要继承父类就行了。
父类代码如下：

CODE:

class TimeCounter{
protected :
clock_t startp,endp;
public :
TimeCounter():startp(-1),endp(-1){}
void start(){//设置计时起点
#ifdef __CUDACC__
cudaThreadSynchronize();
#endif
startp=clock();
}
void stop(){//设置计时终点
if(-1==startp){
perror("you must set start point at first");
}else{
#ifdef __CUDACC__
cudaThreadSynchronize();
#endif
endp=clock();
}
}
virtual long getTimeDiff()=0;//返回时间差滴答数
virtual void printTimeDiff()=0;//打印出时间差
};

子类秒计时器代码如下：

CODE:

class SecondCounter:public TimeCounter{
public :
long getTimeDiff(){
if(-1==endp){
perror("you must set stop point before invoke this function");
exit(1);
}else{
return (endp-startp)/CLOCKS_PER_SEC;
}
}
void printTimeDiff(){
long temp=getTimeDiff();
printf("use time :%lds\n",temp);
}
};

子类毫秒计时器代码如下：

CODE:

class MillisecondCounter:public TimeCounter{
public :
long getTimeDiff(){

if(-1==endp){
perror("you must set stop point before invoke this function");
exit(1);
}else{
return 1.0f*(endp-startp)/CLOCKS_PER_SEC*1000;
}
}
void printTimeDiff(){
long temp=getTimeDiff();
printf("use time :%ldms\n",temp);
}
};

子类微秒计时器代码如下：

CODE:

#ifdef __CUDACC__
class MicrosecondCounter:public TimeCounter{
public:
long getTimeDiff(){
if(-1==endp){
printf("please set start point or end point\n");
exit(1);
}else{
return 1.0f*(endp-startp)/CLOCKS_PER_SEC*1000000;
}
}
void printTimeDiff(){
long temp=getTimeDiff();
printf("use time:%ld us\n",temp);
}
};
#endif

这种设计使得我们可以声明一个计时器父类引用，而让其实际指向子类，这样，如果精度小了的话，就可以只更改一处，而不用更改其它的内容了。在我的实践中，这种基于对象的多态设计的计时器工作得很好。在开始计时处调用start方法，在计时终点调用stop方法，调用getTimeDiff方法返回经过的时间数，但是这个方法有个问题就是如果两个不同的子类的计时器，其用此函数获得的值不能直接相加减，由于这个问题我本来想将其设置private,但是最终还是让其保持public，因为这符合C/C++的设计思想：程序员是最聪明的，他们应当知道会发生什么，一切由他们来决定。函数 printTimeDiff打印计时时间。
如果有一天Ｃ语言的clock函数精度达到了微秒，我们只用将包围MicrosecondCounter类的条件编译语句去掉就行了。如果有一天其精度达到了纳秒，我们只用再写一个类继承TimeCounter类就行了，不用改写任何代码。

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