基于AM5728的OpenCL例程开发分享

Posted 2021-07-27 专注DSP+ARM+FPGA

基于AM57x的OpenCL例程使用手册

 

1 OpenCL 简介

OpenCL（全称 Open Computing Language，开放运算语言）是第一个面向异构系统通用目的并行编程的开放式、免费标准，也是一个统一的编程环境，便于软件开发人员为高性能计算服务器、桌面计算系统、手持设备编写高效轻便的代码，而且广泛适用于多核心处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、Cell 类型架构以及数字信号处理器（DSP）等其他并行处理器，在游戏、娱乐、科研、医疗等各种领域都有广阔的发展前景。

2 OpenCL 例程编译

本例程基于信迈XM5728-IDK-V3开发板进行。

在Ubuntu下执行如下指令，安装 gawk 查找替换文本工具：

Host# sudo apt-get install gawk

 

图1

输入Y确认安装，安装成功如下图所示：

 

图2

确认已安装对应版本Linux Processor-SDK包，进入SDK安装包根目录执行如下指令

编译OpenCL 例程：

Host# sudo make opencl-examples

 

图3

编译完成后，会在当前路径“example-applications/opencl-examples-1.1.10.3”目录下生

成可执行文件，将编译生成的可执行文件拷贝到开发板文件系统。

 

图4

为便于客户测试，我司提供经验证的 OpenCL 可执行文件位于光盘“Demo/OpenCL/O

penCL/bin/opencl.tar.gz”路径下，将其拷贝到开发板文件系统。进入文件所在路径，执行

如下指令将其解压：

Target# tar xvf opencl.tar.gz

 

图5

3 OpenCL 例程测试

3.1 向量相加

开发板文件系统下执行如下指令，测试 vecadd 例程：

Target  ./opencl/vecadd/vecadd

 

图6

例程运行结果为：8192K 个元素的两个四维向量相加，用时 26476us。

3.2 基于 OpenMP 并行向量相加

本例程是使用 OpenMP 并行进行向量（8192 个元素、一维向量）相加。开发板文件

系统下执行如下指令：

Target  cd opencl/vecadd_openmp

Target  ./vecadd_openmp

 

图7

3.3 浮点计算

例程分别在ARM端（两个OpenMP线程）和 DSP 端（OpenCL加速）进行浮点计算，数据量为2*1024*1024个。

开发板文件系统下，执行如下指令：

Target  cd opencl/float_compute/

Target  ./float_compute

 

图8

由上图运行结果可以看出，ARM 端用时 4010us，DSP 端用时 7718us。

3.4 dsplib_fft 例程

开发板文件系统下，执行如下指令测试 FFT 运算，测试结果如下图所示：

Target  cd opencl/dsplib_fft/

Target  ./dsplib_fft

 

图9

3.5 蒙特卡洛法（monte_carlo）

开发板文件系统下执行如下指令，测试使用OpenCL实现DSP加速的蒙特卡洛法，结果如下图所示：

Target  cd opencl/monte_carlo

Target  ./monte_carlo

 

图10

 

图11

4 OpenCL 加速性能测试

本例程测试功能：读取指定的图像数据，然后对图像进行灰度转换和 Canny 算法处

理，计算处理过程所耗的时间，并将处理后的图像保存到当前目录下。

本例程主要是测试 OpenCL 是否对这两种算法有优化效果，分别从禁用 OpenCL 和使

能 OpenCL 两种情况来计算处理图像数据所用的时间，将测试的结果与官方提供的测试结

果进行对比和验证。

例程源码路径：网盘“Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test/src”

可执行文件以及测试脚本路径：光盘“Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test/bin”

测试使用的图片路径：光盘“Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test/data”

4.1 例程编译

将网盘资料“Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test/src”例程源码拷贝Ubuntu任意目录，进入该源码目录执行以下命令对源码进行编译：

Host#  cd ~/AM57xx/Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test/src

Host# make SDK_INSTALL_PATH=/home/xmtech/ti-processor-sdk-linux-am57xx-evm-03. 01.00.06

 

图12

编译完成之后会在当前目录下生成可执行文件 canny，将其拷贝到开发板文件系统的

“/home/root/”目录下。

将网盘资料“Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test”下的 bin 文件夹以及 data 文件夹拷贝到开发板文件系统的“/home/root/”目录下。bin 文件夹下包含 opencl_off.sh 和

opencl_on.sh 测 试 脚 本 ， data 文 件 夹 下 是 两 张 大 小 和 格式不同的 图片文件TL5728_1080p.jpg 和 lena.png。

 

图13

4.2 禁用 OpenCL

以下分别从禁用 OpenCL 功能和使能 OpenCL 功能来进行对比测试，分别采用 data

文件夹下的图片 XM5728_IDK_V3.jpg 和 lena.png 来测试。

执行以下命令进行测试，先禁止运行 OpenCL 功能，然后清理缓存再进行测试，重复

清理缓存和测试的步骤 5 次，如下图所示：

Target#  source bin/opencl_off.sh

Target#  sync; echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches

Target#  ./canny data/XM5728_IDK_V3.jpg

 

图14

取以上 5 次测试结果的平均值：

Ø BGR2GRAY tdiff=79.02ms

Ø Canny tdiff=255.81ms

4.3 使能 OpenCL

执行以下命令进行测试，先使能 OpenCL 功能，然后清理缓存再进行测试，重复清理

缓存和测试的步骤 6 次，如下图所示：

Target#  source bin/opencl_on.sh

Target#  sync; echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches

Target#  ./canny data/XM5728_IDK_V3.jpg

 

图15

如上一共测试了 6 次，每一次测试之前记得先将系统内核缓存清理干净，否则测试

结果有误。因为第一次运行时，内核在AM57xx上编译，OpenCL使能时会有额外的延迟，

延迟时间大约为几十秒，所以第一次测试结果不作为参考。官方解释如下：

Please note that the first run, with OpenCL on, has additional delay of ~1min, d

ue to kernel compilation on AM57xx. This is constrained to first run only, if "TI_OCL_CACHE_KERNELS" environemnt variable is set.

由以上 6 次的测试结果，取最后 5 次测试结果的平均值：

Ø BGR2GRAY tdiff=217.54ms

Ø Canny tdiff=14.41ms

4.4 测试结果对比

同理，按照如上操作步骤在分别禁用OpenCL和使能OpenCL的情况下，计算处理

lena.png 图片所用的时间，并对5次测试的数据取平均值。对比以上测试结果，如下表所 示：

表1

	测试算法	禁止 OpenCL	使能 OpenCL	作用率
XM5728_IDK_V3.jpg	BGR2GRAY	79.02ms	217.54ms	0.364
	Canny	255.81ms	14.41ms	17.76
Lena.jpg	BGR2GRAY	42.38ms	210.76ms	0.201
	Canny	55.40ms	18.51ms	2.993

作用率=禁用 OpenCL 计算处理图像数据所用的时间/使能 OpenCL 计算处理图像数据所用的时间。

以下是官方的测试数据：

 

图16

BGR2GRAY 作用率=0.345

Canny 作用率=1.690

从测试结果可以看出来，本次测试与官方测试结论是一致的：OpenCL对BRG2GRAY

算法不但没有性能上的提升反而存在着负面的效果；而对Canny算法则有着非常明显的

提升效果，与官方的作用率进行对比，本次测试得出的作用率要大于官方提供的作用率

数据，这与待测试的图像文件有一定的关系。

官方提供的其他 OpenCL 内核的测试数据：

链接：http://processors.wiki.ti.com/index.php/OpenCV

 

图17

 

图18

 

图19

 

完毕。