CUDA软件架构—网格（Grid）、线程块（Block）和线程（Thread）的组织关系以及线程索引的计算公式

网格（Grid）、线程块（Block）和线程（Thread）的组织关系

CUDA的软件架构由网格（Grid）、线程块（Block）和线程（Thread）组成，相当于把GPU上的计算单元分为若干（2~3）个网格，每个网格内包含若干（65535）个线程块，每个线程块包含若干（512）个线程，三者的关系如下图：

Thread，block，grid是CUDA编程上的概念，为了方便程序员软件设计，组织线程。

• thread：一个CUDA的并行程序会被以许多个threads来执行。

• block：数个threads会被群组成一个block，同一个block中的threads可以同步，也可以通过shared memory通信。

• grid：多个blocks则会再构成grid。

网格（Grid）、线程块（Block）和线程（Thread）的最大数量

CUDA中可以创建的网格数量跟GPU的计算能力有关，可创建的Grid、Block和Thread的最大数量参看以下表格：

在单一维度上，程序的执行可以由多达3*65535*512=100661760（一亿）个线程并行执行，这对在CPU上创建并行线程来说是不可想象的。

线程索引的计算公式

一个Grid可以包含多个Blocks，Blocks的组织方式可以是一维的，二维或者三维的。block包含多个Threads，这些Threads的组织方式也可以是一维，二维或者三维的。

CUDA中每一个线程都有一个唯一的标识ID—ThreadIdx，这个ID随着Grid和Block的划分方式的不同而变化，这里给出Grid和Block不同划分方式下线程索引ID的计算公式。

1、 grid划分成1维，block划分为1维

    int threadId = blockIdx.x *blockDim.x + threadIdx.x;  
    
  
2、 grid划分成1维，block划分为2维  

    int threadId = blockIdx.x * blockDim.x * blockDim.y+ threadIdx.y * blockDim.x + threadIdx.x;  
  
  
3、 grid划分成1维，block划分为3维  

    int threadId = blockIdx.x * blockDim.x * blockDim.y * blockDim.z  
                       + threadIdx.z * blockDim.y * blockDim.x  
                       + threadIdx.y * blockDim.x + threadIdx.x;  

  
4、 grid划分成2维，block划分为1维  

    int blockId = blockIdx.y * gridDim.x + blockIdx.x;  
    int threadId = blockId * blockDim.x + threadIdx.x;  
   
  
5、 grid划分成2维，block划分为2维 

    int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y * gridDim.x;  
    int threadId = blockId * (blockDim.x * blockDim.y)  
                       + (threadIdx.y * blockDim.x) + threadIdx.x;  
    
  
6、 grid划分成2维，block划分为3维

    int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y * gridDim.x;  
    int threadId = blockId * (blockDim.x * blockDim.y * blockDim.z)  
                       + (threadIdx.z * (blockDim.x * blockDim.y))  
                       + (threadIdx.y * blockDim.x) + threadIdx.x;  
   
  
7、 grid划分成3维，block划分为1维 

    int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y * gridDim.x  
                     + gridDim.x * gridDim.y * blockIdx.z;  
    int threadId = blockId * blockDim.x + threadIdx.x;  
   
  
8、 grid划分成3维，block划分为2维  

    int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y * gridDim.x  
                     + gridDim.x * gridDim.y * blockIdx.z;  
    int threadId = blockId * (blockDim.x * blockDim.y)  
                       + (threadIdx.y * blockDim.x) + threadIdx.x;  
   
  
9、 grid划分成3维，block划分为3维

    int blockId = blockIdx.x + blockIdx.y * gridDim.x  
                     + gridDim.x * gridDim.y * blockIdx.z;  
    int threadId = blockId * (blockDim.x * blockDim.y * blockDim.z)  
                       + (threadIdx.z * (blockDim.x * blockDim.y))  
                       + (threadIdx.y * blockDim.x) + threadIdx.x;