Question

将CUDA代码与Fortran和C代码（混合语言编程）结合使用的方法是什么？ Fortran代码调用C函数，后者又调用CUDA内核。例如。

Fortran功能：

if(flag.eq.1) call c_func

C函数：

void c_func()
{
  /* copy data to device 
  ....
  cuda_kernel<<< kernel parameters>>>();

  /* copy data from device to Host
  ........
}

编译此类代码的方法是什么？

Answer 1

我确定有很多可能的方法。但是按照你给出的例子，这应该是相当简单的。

任务可以分为两部分：

如何从Fortran调用C函数
如何从C

我认为你的问题可能围绕着第一部分，因此它并不是特定的CUDA。对于第二部分，cuda标签上有很多例子，以及cuda sample codes和programming guide。

一种可能有助于简化第一部分的方法是使用内置于许多当前fortran发行版中的ISO_C_BINDING builtin module。该模块定义了许多类型，这些类型对于在C和Fortran之间传递数据非常有用。

然后，您可以创建一个INTERFACE块来定义您希望从fortran调用的C函数的参数。这是一个有效的例子：

$ cat cuda_test.f90
!=======================================================================================================================
!Interface to cuda C functions
!=======================================================================================================================
module cuda_test

  use iso_c_binding

  interface
     !
     integer(c_int) function cudatestfunc(idata, isize) bind(C, name="cudatestfunc")
       use iso_c_binding
       implicit none
       type(c_ptr),value :: idata
       integer(c_int),value :: isize
     end function cudatestfunc
     !
  end interface

end module cuda_test



!=======================================================================================================================
program main
!=======================================================================================================================

  use iso_c_binding

  use cuda_test

  type(c_ptr) :: mydata
  integer*4, target   :: mysize,myresult
  integer*4,dimension(:),allocatable,target :: darray
  mysize = 100
  allocate(darray(mysize))
  darray = (/ (1, I = 1, mysize) /)
  mydata = c_loc(darray)
  myresult = cudatestfunc(mydata, mysize)

  write (*, '(A, I10)') "  result: ", myresult
  write (*,*)

end program main
$ cat cuda_test.cu
#include <stdio.h>

#define cudaCheckErrors(msg) \
    do { \
        cudaError_t __err = cudaGetLastError(); \
        if (__err != cudaSuccess) { \
            fprintf(stderr, "Fatal error: %s (%s at %s:%d)\n", \
                msg, cudaGetErrorString(__err), \
                __FILE__, __LINE__); \
            fprintf(stderr, "*** FAILED - ABORTING\n"); \
            exit(1); \
        } \
    } while (0)

__global__ void testkernel(int *data, int size){

  for (int i = 1; i < size; i++) data[0] += data[i];
}
extern "C" {
int cudatestfunc(int *data, int size){

  int *d_data;
  cudaMalloc(&d_data, size*sizeof(int));
  cudaMemcpy(d_data, data, size*sizeof(int), cudaMemcpyHostToDevice);
  testkernel<<<1,1>>>(d_data, size);
  int result;
  cudaMemcpy(&result, d_data, sizeof(int), cudaMemcpyDeviceToHost);
  cudaCheckErrors("cuda error");
  return result;
}
}
$ gfortran -c cuda_test.f90 -o cuda_testf.o                 
$ nvcc -c cuda_test.cu -o cuda_testc.o                      
$ gfortran cuda_testc.o cuda_testf.o -o cuda_test -L/usr/local/cuda/lib64 -lcudart -lstdc++
$ ./cuda_test
  result:        100

$

（在RHEL 6.2，GNU 4.4.7，CUDA 7.0上测试）

备注/其他选项：

如果您只需要调用CUDA运行时API函数，则可以直接从fortran调用它们而无需任何C / C ++文件（如果您创建自己的绑定）。示例here。
如果您只需要调用CUSPARSE或CUBLAS库函数，则会为您创建一些CUDA分发包含的绑定。默认情况下，这些绑定安装在/usr/local/cuda/src。 Cublas绑定的一个有效例子包含在the cublas documentation。
如果您需要直接从fortran调用其他CUDA库函数，那么创建自己的绑定并不是非常困难。对于CUSOLVER中的一组简单操作，一个有效的例子是here。
您也可以直接编写CUDA Fortran代码。（Here就是一个例子。）这需要CUDA Fortran compiler from PGI。
您还可以编写OpenACC Fortran代码。这需要一个可用的OpenACC编译器，例如来自PGI的编译器。可以使用PGI免费学术用途或试用版here

混合语言CUDA编程

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