使用Thrust生成具有均匀分布的随机数

时间:2012-09-27 04:36:32

标签: c++ cuda thrust

我需要使用0.01.0Thrust之间生成一个随机数的向量。我能找到的唯一记录的例子会产生非常大的随机数(thrust::generate(myvector.begin(), myvector.end(), rand)。 我确信答案很简单,但我很感激任何建议。

4 个答案:

答案 0 :(得分:13)

Thrust有随机生成器,可用于生成随机数序列。要将它们与设备向量一起使用,您需要创建一个函数,该函数返回随机生成器序列的不同元素。最直接的方法是使用计数迭代器的转换。一个非常简单的完整示例(在这种情况下生成介于1.0和2.0之间的随机单精度数字)可能如下所示:

#include <thrust/random.h>
#include <thrust/device_vector.h>
#include <thrust/transform.h>
#include <thrust/iterator/counting_iterator.h>
#include <iostream>

struct prg
{
    float a, b;

    __host__ __device__
    prg(float _a=0.f, float _b=1.f) : a(_a), b(_b) {};

    __host__ __device__
        float operator()(const unsigned int n) const
        {
            thrust::default_random_engine rng;
            thrust::uniform_real_distribution<float> dist(a, b);
            rng.discard(n);

            return dist(rng);
        }
};


int main(void)
{
    const int N = 20;

    thrust::device_vector<float> numbers(N);
    thrust::counting_iterator<unsigned int> index_sequence_begin(0);

    thrust::transform(index_sequence_begin,
            index_sequence_begin + N,
            numbers.begin(),
            prg(1.f,2.f));

    for(int i = 0; i < N; i++)
    {
        std::cout << numbers[i] << std::endl;
    }

    return 0;
}

在此示例中,仿函数prg将随机数的下限和上限作为参数,默认为(0.f,1.f)。请注意,为了在每次调用转换操作时都有不同的向量,您应该使用初始化为不同起始值的计数迭代器。

答案 1 :(得分:4)

它可能不是你问题的直接答案,但是cuRand库在这个概念中非常强大。您可以在GPU和CPU上生成随机数,它包含许多分布函数(正态分布等)。

在此链接上搜索标题:“NVIDIA CURAND实施”:http://adnanboz.wordpress.com/tag/nvidia-curand/

//Create a new generator
curandCreateGenerator(&m_prng, CURAND_RNG_PSEUDO_DEFAULT);
//Set the generator options
curandSetPseudoRandomGeneratorSeed(m_prng, (unsigned long) mainSeed);
//Generate random numbers
curandGenerateUniform(m_prng, d_randomData, dataCount);

需要注意的是,不要一次又一次地生成发生器,它会进行一些预先计算。调用curandGenerateUniform非常快,产生的值介于0.0和1.0之间。

答案 2 :(得分:2)

@talonmies建议的方法有许多有用的特征。这是另一种模仿你引用的例子的方法:

#include <thrust/host_vector.h>
#include <thrust/generate.h>
#include <iostream>
#define DSIZE 5


__host__ static __inline__ float rand_01()
{
    return ((float)rand()/RAND_MAX);
}

int main(){
  thrust::host_vector<float> h_1(DSIZE);

  thrust::generate(h_1.begin(), h_1.end(), rand_01);
  std::cout<< "Values generated: " << std::endl;
  for (unsigned i=0; i<DSIZE; i++)
    std::cout<< h_1[i] << " : ";
  std::cout<<std::endl;
return 0;
}

与您引用的示例类似,它使用rand(),因此只能用于生成主机向量。同样,除非你适当地重新播种rand(),否则它每次都会生成相同的序列。

答案 3 :(得分:0)

对此问题已经有了令人满意的答案。特别是,OP和罗伯特·克罗维拉(Robert Crovella)处理了thrust::generate,而子建议使用thrust::transform

我认为还有另一种可能性,即使用thrust::for_each,所以我将发布一个使用这种原语的完整示例,仅供记录。

我也在安排不同的解决方案。

代码

#include <iostream>

#include <thrust\host_vector.h>
#include <thrust\generate.h>
#include <thrust\for_each.h>
#include <thrust\execution_policy.h>
#include <thrust\random.h>

#include "TimingCPU.h"

/**************************************************/
/* RANDOM NUMBERS GENERATION STRUCTS AND FUNCTION */
/**************************************************/
template<typename T>
struct rand_01 {
    __host__ T operator()(T& VecElem) const { return (T)rand() / RAND_MAX; }
};

template<typename T>
struct rand_01_for_each {
    __host__ void operator()(T& VecElem) const { VecElem = (T)rand() / RAND_MAX; }
};

template<typename T>
__host__ T rand_01_fcn() { return ((T)rand() / RAND_MAX); }

struct prg
{
    float a, b;

    __host__ __device__
        prg(float _a = 0.f, float _b = 1.f) : a(_a), b(_b) {};

    __host__ __device__
        float operator()(const unsigned int n) const
    {
        thrust::default_random_engine rng;
        thrust::uniform_real_distribution<float> dist(a, b);
        rng.discard(n);

        return dist(rng);
    }
};

/********/
/* MAIN */
/********/
int main() {

    TimingCPU timerCPU;

    const int N = 2 << 18;          
    //const int N = 64;

    const int numIters = 50;

    thrust::host_vector<double>     h_v1(N);
    thrust::host_vector<double>     h_v2(N);
    thrust::host_vector<double>     h_v3(N);
    thrust::host_vector<double>     h_v4(N);

    printf("N = %d\n", N);

    double timing = 0.;
    for (int k = 0; k < numIters; k++) {
        timerCPU.StartCounter();
        thrust::transform(thrust::host, h_v1.begin(), h_v1.end(), h_v1.begin(), rand_01<double>());
        timing = timing + timerCPU.GetCounter();
    }
    printf("Timing using transform = %f\n", timing / numIters);

    timing = 0.;
    for (int k = 0; k < numIters; k++) {
        timerCPU.StartCounter();
        thrust::counting_iterator<unsigned int> index_sequence_begin(0);
        thrust::transform(index_sequence_begin,
            index_sequence_begin + N,
            h_v2.begin(),
            prg(0.f, 1.f));
        timing = timing + timerCPU.GetCounter();
    }
    printf("Timing using transform and internal Thrust random generator = %f\n", timing / numIters);

    timing = 0.;
    for (int k = 0; k < numIters; k++) {
        timerCPU.StartCounter();
        thrust::for_each(h_v3.begin(), h_v3.end(), rand_01_for_each<double>());
        timing = timing + timerCPU.GetCounter();
    }
    timerCPU.StartCounter();
    printf("Timing using for_each = %f\n", timing / numIters);

    //std::cout << "Values generated: " << std::endl;
    //for (int k = 0; k < N; k++)
    //  std::cout << h_v3[k] << " : ";
    //std::cout << std::endl;

    timing = 0.;
    for (int k = 0; k < numIters; k++) {
        timerCPU.StartCounter();
        thrust::generate(h_v4.begin(), h_v4.end(), rand_01_fcn<double>);
        timing = timing + timerCPU.GetCounter();
    }
    timerCPU.StartCounter();
    printf("Timing using generate = %f\n", timing / numIters);

    //std::cout << "Values generated: " << std::endl;
    //for (int k = 0; k < N; k++)
    //  std::cout << h_v4[k] << " : ";
    //std::cout << std::endl;

    //std::cout << "Values generated: " << std::endl;
    //for (int k = 0; k < N * 2; k++)
    //  std::cout << h_v[k] << " : ";
    //std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在笔记本电脑Core i5平台上,我有以下时间安排

N = 2097152
Timing using transform = 33.202298
Timing using transform and internal Thrust random generator = 264.508662
Timing using for_each = 33.155237
Timing using generate = 35.309399 

除了第二个使用Thrust的内部随机数生成器而不是rand()的定时之外,其他计时都是等效的。

请注意,与其他解决方案不同的是,一个thrust::generate有点刚性,因为用于生成随机数的函数不能具有输入参数。因此,例如,不可能按常数缩放输入参数。