[翻譯]CURAND Libaray--Host API--(1)

原文來自：cuda curand toolkit document

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若是有錯誤請聯繫：xinghl90@gmail.com

 

2Host API簡述

使用host api,用戶須要在頭文件的部分包含 curand.h，而且添加CURAND的動態連接庫，即在LINKER的INPUT裏面添加」curand.lib;」。這個文檔是基於CUDA runtime的，因此用戶的代碼也應該是在runtime時調用的。而driver API是不支持CURAND的。

 

觸發器生成隨機數，CURAND同過內部的封裝產生僞隨機數列或者真隨機數列。具體的步驟以下：

1 使用函數curandCreateGenerator建立一個新的目標類型（參考 觸發器類型）觸發器

2 設置觸發器的選項（參考 觸發器選項），好比，使用curandSetPseudoRandomGeneratorSeed() 來設置種子。

3 使用cudaMalloc()申請設備上的存儲空間

4 經過curandGenerate()或者其餘的生成函數 生成隨機數

5 使用生成結果

6 若是但願生成更多的隨機數，能夠屢次使用curandGenerate().

7 經過curandDestroyGenertator(),釋放地址空間

 

若是但願在cpu的host端生成隨機數，那麼第一步應該調用curandCreateGeneratorHost(),；在第三步，要申請主機的一段地址空間來接收生成結果。其餘步驟，在host端仍是device端的操做都是相同的。

 

同一時間段建立幾個觸發器是能夠的，每一個觸發器的封裝都獨立聲明。每一個觸發器本身肯定一組生成序列。若是每次運行的時候，設置相同的參數，生成隨機序列也都是相同的。在device端生成的序列與在host端生成的也是相同的。

 

注意步驟4裏面，curandGenerate()調用一段內核函數，而且異步返回。因此，若是你在不一樣的流裏面運行了另外一個內核函數，而這個內核函數又要使用curandGenerate()的結果，那麼就必須調用cudaThreadSynchronized() 來實現同步，以確保生成隨機序列的內核函數在被調用前結束執行。（也能夠經過下面這種方法解決：use the stream management/event management routines 實在不知道這個方法怎麼翻譯）

 

經過一個host端的指針來調用在device上運行的觸發器，以及經過一個device端的指針來調用運行在host端的觸發器，這種狀況都屬於未定義。

 

2.1觸發器類型Generator Types

隨機數觸發器經過curandCreateGenerator()來傳遞類型建立。在CURAND中有7種隨機數觸發器類型，咱們把他們分爲兩類。

2.1.1 僞隨機數觸發器

CURAND_RNG_PSEUDO_XORWOW,（基於異或移位算法XORWOW）

CURAND_RNG_PSEUDO_MRG32K3A,（基於Combined Multiplie Recursive）

CURAND_RNG_PSEUDO_MTGP32(基於梅森旋轉法Mersenne Twister)

2.1.2 真隨機數觸發器

這4種觸發器都是基於SOBOL序列的變種的真隨機數序列觸發器

CURAND_RNG_QUASI_SOBOL32（是一種32位序列的SOBOL觸發器）

CURAND_RNG_QUASI_SCRAMBLED_SOBOL32（srambled不知道怎麼翻譯纔好）

CURAND_RNG_QUASI_SOBOL64（是一種64位序列的SOBOL觸發器）

CURAND_RNG_QUASI_SCRAMBLED_SOBOL64

 

2.2觸發器選項 Generator Options

建立時，隨機數觸發器就能經過基本選項---seed種子，offset消耗和order順序來定義。

 

2.2.1 seed 種子

種子是一個64位的整型數，用來初始化僞隨機觸發器的產生。相同的種子，可以產生相同的序列。

2.2.2 Offset消耗/補償

這個選項用來跳過序列開始的一段隨機數。若是offset=100，那麼第一個隨機數產生的時候，會從原來的隨機數序列的第100個開始。這讓屢次運行同一段程序能夠繼續使用相同序列產生的隨機數，而不會重疊。這個跳過的功能不支持CURAND_RNG_PSEUDO_MTGP32觸發器。

2.2.4 Order順序

這個選項用來選擇在全局內存上生成的隨機數如何排序。

有三種僞隨機序列順序能夠選擇：

CURAND_ORDERING_PSEUDO_DEFAULT（默認的）

CURAND_ORDERING_PSEUDO_BEST

CURAND_ORDERING_PSEUDO_SEEDED.

有一種真隨機序列順序能夠選擇：

CURAND_ORDERING_DEFAULT.

 

目前，CURAND_ORDERING_PSEUDO_DEFAULT 和 CURAND_ORDERING_PSEUDO_BEST對於全部的僞隨機觸發器產生的結果都是相同的。然而，將來的版本，CURAND可能會調整CURAND_ORDERING_PSEUDO_BEST，使之不管是性能仍是質量上都得以改善。而CURAND_ORDERING_PSEUDO_DEFAULT對於任何的CURAND版本都會保持相同的產生結果。在目前的版本中，只有XORWOW觸發器擁有多種產生順序。

 

關於產生順序，每種觸發器的作法以下：

XORWOW僞隨機觸發器：

CURAND_ORDERING_PSEUDO_BEST

　　目前版本同CURAND_ORDERING_PSEUDO_DEFAULT的輸出順序是相同的

CURAND_ORDERING_PSEUDO_DEFAULT

　　當offset=n時，隨機序列在全局內存中從(n mpd 4096)-2 67+[n/4096]開始

CURAND_ORDERING_PSEUDO_SEEDED

　　當offset=n時，隨機序列在全局內存中從n mod 4096開始。也就是說，每4096個線程使用不一樣的種子。這種種子的方式，雖然節省了運行時間，但對於某些種子的值，僞隨機序列輸出結果統計也顯示出了一些不足。

 

MRG32K3A 僞隨機觸發器

CURAND_ORDERING_PSEUDO_BEST

　　跟下面的DEFAULT同樣

CURAND_ORDERING_PSEUDO_DEFAULT

　　當offset=n時，公式爲(n mod 4096) -276+[n/4096]（注意這個觸發器產生的跨度跟XORWOW產生的跨度是不同的）

 

MTGP32 僞隨機觸發器

CURAND_ORDERING_PSEUDO_BEST

　　一樣跟DEFAULT的順序相同

CURAND_ORDERING_PSEUDO_DEFAULT

　　MTGP32觸發器基於基本算法，經過設置不一樣參數，可以產生64種隨機序列。使用S(p)來定義序列，p爲參數。Offset=n時，公式爲S([n/256]mod 64).也就是說，S(0)會有256個例子，而後是S(1)的256個，一直到S(63)，一直重複。

 

Philox_4x32_10 僞隨機觸發器

CURAND_ORDERING_PSEUDO_BEST

　　跟下面的DEFAULT同樣

CURAND_ORDERING_PSEUDO_DEFAULT

　　每一個觸發器的線程都會產生不一樣的隨機序列。在host API中有8192種不一樣的序列。來自於一個序列的每四個值都依賴於下一個序列的四個值（Each four values from one sequence are followed by four values from next sequence）。

 

32位和64位的SOBOL以及快速SOBOL真隨機觸發器

CURAND_ORDERING_QUASI_DEFAULT

　　當在d個dimensions上面生成n個結果，第1個dimesion由n/d個結果組成，第2個也由n/d個組成，一直到第d個dimension.觸發器只能生成dimension的倍數大小的序列。這個dimension的參數d使用curandSetQuasiRandomGeneratorDimensions()，而且默認爲1.