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GPU硬件加速与CPU协同设计实战

共计 30 章节

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学习目标 · 课程结构 · GPU与CPU协同设计的核心价值与应…

课程导入学习目标

GPU硬件基础

GPU架构演进 · SM/CU核心结构 · 内存层次

GPU硬件基础

CPU与GPU系统架构

PCIe总线 · NVLink/CCIX互连 · 异构内存模型

CUDA编程模型入门

核函数 · 线程层次（grid/block/wa… · 内存模型（global/shared…

CUDA编程模型入门

OpenCL与HIP跨平台编程

OpenCL执行模型 · HIP移植方法 · 与CUDA的异同及选择策略

GPU性能分析基础

使用NVIDIA Nsight · nvprof · rocprof等工具定位瓶颈（占用率

GPU性能分析基础

内存优化实战

全局内存合并访问 · 共享内存bank冲突避免 · 只读缓存与纹理内存应用

内存优化实战全局内存合并访问

计算优化实战

算术强度提升 · 循环展开 · 向量化

计算优化实战算术强度提升

CPU-GPU协同设计模式

数据并行 · 任务并行 · 流水线并行

CPU-GPU协同设计模式

异构计算中的数据传输优化

固定内存 · 异步拷贝 · 双缓冲

异构计算数据传输优化

CPU-GPU负载均衡

任务划分策略 · 动态调度 · 工作窃取

CPU-GPU负载均衡

多GPU拓扑 · 点对点通信 · NVLink直连

GPU虚拟化与容器化

MIG · vGPU · Docker/Kubernetes中…

深度学习中的GPU加速

Tensor Core · cuDNN/cuBLAS · 混合精度训练

GPU深度学习

图形渲染与通用计算融合

CUDA与OpenGL/Vulkan… · 共享纹理与同步

图形渲染通用计算融合

实时系统与低延迟优化

GPU中断 · 忙等待 · CPU-GPU同步开销最小化

实时系统低延迟优化

电源与热管理

GPU功耗控制 · 频率调节 · 节能模式与性能权衡

电源热管理

错误处理与调试

CUDA错误检查 · 内存越界检测（compute-san… · 死锁与竞态分析

错误处理调试

性能可移植性

针对不同GPU架构（NVIDIA/A…

性能可移植性GPU

矩阵乘法优化——从朴素实现到共享内存 · 寄存器缓存 · SIMD与自动调优

案例实战矩阵乘法优化

图像处理流水线——高斯模糊 · 边缘检测的GPU加速与CPU协同

案例实战图像处理流水线

数据库查询加速——基于GPU的哈希连… · 排序与聚合操作

案例实战GPU

科学计算模拟——N体问题 · 有限差分法的GPU并行化与CPU协同

案例实战科学计算模拟

视频编解码加速——NVENC/NVD… · FFmpeg集成与CPU-GPU流水…

案例实战NVENC/NVD

推荐系统推理——Embedding查… · 稀疏计算与GPU/CPU混合部署

案例实战Embedding

常见问题与解决方案

性能不达标 · 内存泄漏 · 同步开销过大

常见问题解决方案

CUDA Graphs · 动态并行 · 协作组

高级主题CUDA

异构编程框架

SYCL · oneAPI · Kokkos等现代C++异构编程模型…

异构编程框架SYCL

设计并实现一个端到端的GPU加速应用… · 涵盖需求分析 · 算法选择

综合项目GPU

课程总结与进阶路径

知识体系回顾 · 常见误区 · 学习资源推荐

课程总结进阶路径