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CUDA数学库高性能计算实践

共计 30 章节

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学习目标 · 课程结构 · CUDA数学库全景概览

课程导入学习目标

CUDA编程基础回顾

GPU架构 · 线程层次 · 内存层次

CUDA编程基础回顾

CUDA数学库概述

cuBLAS · cuFFT · cuRAND

CUDA数学库概述

开发环境搭建

CUDA Toolkit安装 · 编译器配置 · 数学库版本兼容性

开发环境搭建CUDA

矩阵-向量乘法 · 矩阵-矩阵乘法 · 数据类型与精度选择

批量操作 · Strided Batched GE… · 自定义布局

一维/二维/三维FFT · 实数与复数变换 · 批量变换

多GPU FFT · 流与异步执行 · 回调函数

随机数生成器类型 · 分布函数 · 种子管理

cuRAND随机数生成器类型

多流并行生成 · 多GPU生成 · 性能调优

稀疏矩阵存储格式（CSR · CSC · COO）

稀疏求解器 · 预条件器 · 稀疏矩阵分解

稠密线性方程组求解 · 特征值分解 · 奇异值分解

cuSOLVER稠密线性方程组求…

批量求解 · 稀疏求解器接口 · 多GPU求解

数学库性能分析

使用NVIDIA Nsight Co… · Nsight Systems · CUDA事件计时进行性能剖析

数学库性能分析NVIDIA

内存优化策略

内存对齐 · 共享内存使用 · 避免银行冲突

内存优化策略内存对齐

精度与数值稳定性

浮点误差来源 · 混合精度计算 · Kahan求和

精度数值稳定性

多流调度 · 事件同步 · 异步执行

并发多流调度

多GPU环境配置 · 点对点通信 · 分布式数学库调用

案例实战一

使用cuBLAS实现高性能矩阵乘法并…

案例实战一cuBLAS

案例实战二

使用cuFFT进行信号处理与频谱分析 · 优化FFT性能

案例实战二cuFFT

案例实战三

使用cuRAND进行蒙特卡洛期权定价 · 结合cuBLAS加速

案例实战三cuRAND

案例实战四

使用cuSPARSE和cuSOLVE…

案例实战四cuSPARSE

案例实战五

混合使用多个数学库构建端到端科学计算…

案例实战五混合使用多个数学…

常见问题与调试

内存错误 · 结果不正确 · 性能瓶颈

常见问题调试

性能优化进阶

内核融合 · 减少库调用开销 · 自定义数学函数

性能优化进阶内核融合

与深度学习框架集成

在PyTorch/TensorFlo… · 自定义算子

深度学习框架集成PyTorch/Tens…

综合项目实战

设计并实现一个高性能计算应用（如流体… · 分子动力学） · 综合运用多个数学库

综合项目实战设计并实现一个高…

课程总结与知识体系梳理

核心要点回顾 · 最佳实践总结 · 学习路径建议

课程总结知识体系梳理

拓展与前沿

CUDA数学库最新特性 · CUDA 12.x更新 · 未来趋势与进一步学习资源