测试项目简介之GPC Benchmark

    ● 测试项目简介之GPC Benchmark

    关于A卡和N卡在开放性的通用计算接口OPEN CL计算方面的性能差异，很多媒体进行过测试，但大家实际上一直在找一个合适的平台，在找一套合适的测试基准程序。目前，首款国人开发的支持GPU的OpenCL通用计算测试程序OpenCL General Purpose Computing Benchmark (简称GPC Benchmark OCL)已经公开并且升级到1.1版本。中关村在线显卡频道决定使用这款软件，对AMD和NVIDIA的架构特性做一些对比，以测试它们在哪些环境中能发挥出更好的理论性能。

开放性通用计算接口OPEN CL

    在测试之前有必要对本次测试项目做简单介绍：首款国人开发的支持GPU的OpenCL通用计算测试程序OpenCL General Purpose Computing Benchmark (简称GPCBenchMarkOCL)是由国内几名高性能计算从业人员和爱好者合作编写的，目的是为了评估在不同的OpenCL平台上一些基本算法和应用的性能。与目前流行的一些OpenCL、DirectCompute通用计算测试程序的不同在于，目前这些测试程序测试项目过于单一，基本上就是某一两种算法的性能测试，甚至干脆就是理论峰值计算性能的测试。

    而实际上，OpenCL计算设备包括GPU的计算性能是受非常多因素影响的，除了计算单元的频率和数量之外，还有计算单元架构、Global memory（显存）带宽、Local memory（GPU内的片上存储器，NVIDIA称为Shared memory，AMD称为Local Data Share）带宽和Bank conflict、存储器合并访问情况、存储器同步成本、缓存等各种因素。因此某些纸面计算性能非常高的GPU执行某些计算时性能却不一定好；又或者，某GPU在执行某种计算时虽然性能落后于另一架构的GPU，但是在执行另一种计算时性能反而超前。GPCBenchMarkOCL集合了高性能计算领域多种常见的基础算法和应用，能比较全面地评估GPU及其它OpenCL计算设备在通用计算应用中的性能。

GPCBenchMarkOCL软件界面

    目前GPCBenchMarkOCL的测试项目包括：

    1、Global Memory带宽（读、写、拷贝以及PCI-E总线带宽） - 主要考察不同传输尺寸下各种访存操作的性能

    2、Local Memory带宽（带宽和Bank conflict） - 分析Local memory带宽与数据类型、Bank conflict的关系

    3、32位整数性能（加法、乘法、乘加和位运算） - 分析处理器32位整数处理性能

    4、单精度浮点性能（加法、乘法、乘加和特殊函数如sqrt、sin等） - 分析处理器单精度浮点数处理性能

    5、双精度浮点性能（加法、乘法、乘加和特殊函数如sqrt、sin等） - 分析处理器双精度浮点数处理性能

    6、常用计算（单精度和双精度浮点的大矩阵乘法、大矩阵转置、归约、DCT8x8） - 分析处理器在进行一些常用矩阵与信号处理运算中的表现

    7、图像处理（亮度直方图、2维卷积、降噪、双立方插值缩放） - 分析处理器在进行一些常用图像处理中的表现

    8、密码学（目前只有SHA-1 Hash Loop，以后将加入盒型加密和彩虹表） - 分析处理器在密码学应用中的性能。

    在GPCBenchMarkOCL中，所有测试都会在CPU和GPU（包括其它OpenCL设备）上运行并给出性能结果，不过CPU上运行的并非OpenCL代码而是用常规C语言实现的并行算法（会调度全部的CPU核）。而GPU上运行的OpenCL代码经过试验能正确运行在NVIDIA GTX285和AMD HD5870上。各算法的OpenCL实现有部分修改自NVIDIA和AMD的SDK，部分是由相关从业人员和爱好者提供的。

    由于NVIDIA和AMD的GPU架构上有很大区别，对于某些算法也许能专门针对NVIDIA或AMD的GPU架构写出非常难看的比较极端优化的OpenCL代码，但考虑编程难度、程序的可读性和普遍意义，GPCBenchMarkOCL只使用了一般的GPU编程优化方法做了简单优化（例如使用Local memory暂存数据、利用合并访问规则等），并且在不同的OpenCL计算设备上也是运行相同的OpenCL代码来进行测试。这保证了GPCBenchMarkOCL是目前比较容易找到的较为干净的测试软件，它可以真实反映硬件特性对不同数据类型的适应程度，这一点最重要。

    GPCBenchMarkOCL支持AMD RV770及Evergreen（R800）系列，以及NVIDIA G8x、G9x、GT200、GT21x、GF100等GPU的OpenCL平台。