第一部分 OpenCL编程基础

第1章 OpenCL简介

1.1 OpenCL的来临

1.2为什么是OpenCL

1.2.1可移植性

1.2.2标准化的向量处理

1.2.3并行编程

1.3类比：OpenCL处理和纸牌游戏

1.4 OpenCL应用程序的第一印象

1.5 OpenCL标准和扩展

1.6框架和SDK

1.7小结

第2章 主机编程：基本的数据结构

2.1基本数据类型

2.2获取平台信息

2.2.1创建平台结构

2.2.2获取平台信息

2.2.3示例代码：测试平台的扩展

2.3访问安装设备

2.3.1创建设备结构

2.3.2获取设备信息

2.3.3示例代码：测试设备扩展

2.4通过上下文管理设备

2.4.1创建上下文

2.4.2获取上下文信息

2.4.3上下文和引用计数

2.4.4示例代码：检查上下文的引用计数

2.5将设备代码保存在程序中

2.5.1创建程序

2.5.2编译程序

2.5.3获取程序信息

2.5.4示例代码：构建来自多个源文件的程序

2.6将函数打包为内核

2.6.1创建内核

2.6.2获取内核信息

2.6.3示例代码：获取内核信息

2.7用命令队列保存内核

2.7.1创建命令队列

2.7.2入列内核执行命令

2.8小结

第3章 主机编程：数据传输和数据划分

3.1设置内核参数

3.2缓存对象

3.2.1分配缓存对象

3.2.2创建子缓存对象

3.3图像对象

3.3.1创建图像对象

3.3.2获取图像对象的相关信息

3.4获取缓存对象的相关信息

3.5内存对象的传输命令

3.5.1读/写数据传输

3.5.2映射内存对象

3.5.3内存对象间的数据复制

3.6数据划分

3.6.1循环和工作项

3.6.2工作项的大小和偏移量

3.6.3一个简单的一维例子

3.6.4工作组和计算单元

3.7小结

第4章 内核编程：数据类型和设备内存

4.1内核编程简介

4.2标量数据类型

4.2.1访问双精度数据类型

4.2.2字节顺序

4.3浮点计算

4.3.1浮点数据类型

4.3.2双转度数据类型

4.3.3 half数据类型

4.3.4检查IEEE-754的兼容性

4.4向量数据类型

4.4.1首选向量宽度

4.4.2初始化向量

4.4.3读取和修改向量分量

4.4.4字节顺序和内存访问

4.5 OpenCL设备模型

4.5.1内核模型类比的第一部分：学校中学数学的学生

4.5.2设备模型类比的第二部分：设备上的工作项

4.5.3程序中的地址空间

4.5.4内存对齐

4.6局部和私有内核参数

4.6.1局部参数

4.6.2私有参数

4.7小结

第5章 内核编程：运算符和函数

5.1运算符

5.2工作组和工作项函数

5.2.1维度和工作项

5.2.2工作组

5.2.3示例应用

5.3数据传输操作

5.3.1加载和保存同类型的数据

5.3.2将标量数组加载保存到向量中

5.3.3将向量保存到标量数组中

5.4浮点型函数

5.4.1算术运算函数和取舍函数

5.4.2比较函数

5.4.3指数函数和对数函数

5.4.4三角函数

5.4.5其他类型的浮点函数

5.5整数函数

5.5.1加法函数和减法函数

5.5.2乘法运算

5.5.3其他类型的整数函数

5.6混洗和选择函数

5.6.1混洗函数

5.6.2选择函数

5.7向量测试函数

5.8几何函数

5.9小结

第6章 图像处理

6.1图像对象和采样器

6.1.1主机上的图像对象：cl＿mem

6.1.2主机上的采样器；cl＿sampler

6.1.3设备上的图像对象：image2d＿t和image3d＿t

6.1.4设备上的采样器：sampler＿t

6.2图像处理函数

6.2.1图像读取函数

6.2.2写图像函数

6.2.3图像信息函数

6.2.4一个简单的例子

6.3图像放缩和插值

6.3.1最邻近插值

6.3.2双线性插值

6.3.3用OpenCL编程放大图像

6.4小结

第7章 事件、性能分析及同步化

7.1主机提醒事件

7.1.1将事件和命令关联

7.1.2将事件和回调函数作关联

7.1.3主机提醒的例子

7.2命令同步事件

7.2.1等待列表和命令事件

7.2.2等待列表和用户事件

7.2.3额外的命令同步函数

7.2.4获取和事件关联的数据

7.3性能分析事件

7.3.1配置性能分析命令

7.3.2对数据传输进行性能分析

7.3.3对数据划分进行分析

7.4工作项同步化

7.4.1障碍和栅栏

7.4.2原子操作

7.4.3原子命令和互斥

7.4.4异步数据传输

7.5小结

第8章 用C++开发

8.1初步了解

8.1.1向量和字符串

8.1.2异常

8.2创建内核

8.2.1平台、设备以及上下文

8.2.2程序和内核

8.3内核参数和内存对象

8.3.1内存对象

8.3.2通用数据参数

8.3.3局部内存参数

8.4命令队列

8.4.1创建CommandQueue对象

8.4.2入列内核执行命令

8.4.3读写命令

8.4.4内存映射和复制命令

8.5事件处理

8.5.1主机提醒

8.5.2命令同步化

8.5.3性能分析事件

8.5.4另外的事件函数

8.6小结

第9章 用Java和Python来开发

9.1 Aparapi

9.1.1Aparapi安装

9.1.2 Kernel类

9.1.3工作项和工作组

9.2 JavaCL

9.2.1 JavaCL安装

9.2.2 JavaCL开发概述

9.2.3用JavaCL来创建内核

9.2.4设定内核参数以及入列命令

9.3PyOpenCL

9.3.1PyOpenCL安装和许可

9.3.2 PyOpenCL开发概述

9.3.3用PyOpenCL创建内核

9.3.4设置参数和执行内核

9.4小结

第10章 通用编程原则

10.1全局大小和局部大小

10.1.1找出工作组大小的上限值

10.1.2测试内核和设备

10.2数值归并

10.2.1 OpenCL的归并算法

10.2.2使用向量提升归并运算的速度

10.3工作组间的同步化

10.4设计高性能内核的10条技巧

10.5小结

第二部分 用OpenCL来编程实现实际的算法

第11章 归并与排序

11.1 MapReduce

11.1.1 MapReduce简介

11.1.2 MapReduce和OpenCL

11.1.3 MapReduce例子：字符串查找

11.2双调排序

11.2.1理解双调排序算法

11.2.2用OpenCL来实现双调排序

11.3基数排序

11.3.1理解基数排序

11.3.2用向量实现基数排序

11.4小结

第12章 矩阵和QR分解

12.1矩阵转置

12.1.1矩阵简介

12.1.2矩阵转置的理论和实现

12.2矩阵乘法

12.2.1矩阵乘法理论

12.2.2用OpenCL编程实现矩阵乘法

12.3Householder变换

12.3.1向量投影

12.3.2向量反射

12.3.3外积和Householder矩阵

12.3.4用OpenCL编程实现向量反射

12.4 QR分解

12.4.1计算Householder向量和R矩阵

12.4.2计算Householder矩阵和矩阵Q

12.4.3用OpenCL编程实现QR分解

12.5小结

第13章 稀疏矩阵

13.1差分方程和稀疏矩阵

13.2稀疏矩阵的存储以及Harwell-Boeing数据集

13.2.1Harwell-Boeing数据集简介

13.2.2访问Matrix Market文件中的数据

13.3最速下降法

13.3.1正定矩阵

13.3.2最速下降法理论

13.3.3用openCL编程实现SD算法

13.4共轭梯度法

13.4.1正交化和共轭

13.4.2正交化和GRAM-SCHMIDT法

13.4.3共轭梯度法

13.5小结

第14章 信号处理和快速傅里叶变换

14.1频率分析简介

14.2离散傅里叶变换

14.2.1 DFT背后的理论

14.2.2 OpenCL和DFT

14.3快速傅里叶变换

14.3.1 DFT的三条性质

14.3.2构建快速傅里叶变换

14.3.3用OpenCL来实现FFT

14.4小结

第三部分 用OpenCL来加速OpenGL

第15章 将OpenCL和OpenGL结合

15.1在OpenGL和OpenCL之间共享数据

15.1.1创建OpenCL上下文

15.1.2在OpenGL和OpenCL之间共享数据

15.1.3同步化对共享数据的访问

15.2获取信息

15.2.1获取OpenGL对象和纹理信息

15.2.2获取OpenGL上下文的相关信息

15.3基本的互操作例子

15.3.1初始化OpenGL操作

15.3.2初始化OpenCL操作

15.3.3创建数据对象

15.3.4执行内核

15.3.5渲染图形

15.4互操作和动画

15.4.1确定顶点数据

15.4.2动画和显示

15.4.3执行内核

15.5小结

第16章 纹理和渲染缓存

16.1图像滤波

16.1.1高斯模糊

16.1.2图像锐化

16.1.3图像浮雕化

16.2用OpenCL来对纹理滤波

16.2.1 init＿gl函数

16.2.2 init＿cl函数

16.2.3 configure＿shared＿data函数

16.2.4 execute＿kernel函数

16.2.5 display函数

16.3小结

附录A 安装和使用软件开发包

A.1了解OpenCL SDK

A.1.1检查设备的兼容性

A.1.2 OpenCL头文件和库文件

A.2Windows上的OpenCL

A.2.1在Windows上安装AMD显卡驱动

A.2.2用AMD显卡来编译Windows应用程序

A.2.3在Windows上安装Nvidia的显卡驱动

A.2.4用Nvidia显卡来编译Windows应用程序

A.3Linux上的OpenCL

A.3.1在Linux上安装AMD的显卡驱动

A.3.2在Linux上安装Nvidia显卡驱动

A.3.3在Linux上编译OpenCL应用程序

A.4在Mac OS上安装OpenCL

A.5小结

附录B 用OpenGL作实时渲染

B.1安装OpenGL

B.1.1在Windows上安装OpenGL

B.1.2在Linux上安装OpenGL

B.1.3在Mac OS上安装OpenGL

B.2在主机上开发OpenGL应用程序

B.2.1将数据放到顶点缓存对象（VBO）之中

B.2.2配置顶点属性

B.2.3编译和部署着色器

B.2.4启动渲染过程

B.3开发着色器程序

B.3.1着色器编程简介

B.3.2顶点着色器

B.3.3片段着色器

B.4用GLUT来创建OpenGL窗口

B.4.1配置和创建窗口

B.4.2事件处理

B.4.3显示窗口

B.5将OpenGL和GLUT结合

B.5.1GLUT/OpenGL初始化

B.5.2设置视窗（viewport）

B.5.3渲染模型

B.6添加纹理

B.6.1在主机应用程序中创建纹理

B.6.2顶点着色器中的纹理映射

B.6.3在片段着色器中使用纹理

B.7小结

附录C 面向Windows和OpenCL的最简GNU

C.1在Windows下安装MinGW

C.1.1获取并运行图形安装工具

C.1.2在MinGW下安装新工具

C.2编译MinGW可执行程序

C.2.1用MinGW编译HelloWorld！

C.2.2GNU编译器

C.3Makefiles

C.3.1 GNU makefile的结构

C.3.2目标和伪目标

C.3.3简单的makefile例子

C.4编译OpenCL应用程序

C.5小结

附录D Appendix D移动设备上的OpenCL

D.1数值处理

D.2图像处理

D.3小结