AMD HIP 程式設計指南

📚 內容摘要

一份針對異質運算介面可攜性（HIP）的完整技術手冊。它提供 C++ 執行時 API 與內核語言，讓開發者能從單一原始碼建立可在 AMD 與 NVIDIA GPU 上執行的可攜應用程式。本指南涵蓋安裝、環境設定、程式設計模型、記憶體配置，以及將 CUDA 程式碼轉換至 HIP 所需的工具。

掌握可攜式 GPU 程式設計：一套原始碼適用於 AMD 與 NVIDIA 平台。

作者： Advanced Micro Devices, Inc.（AMD）

致謝： AMD、AMD Arrow 商標、AMD Instinct、Radeon、ROCm 及其組合均為 Advanced Micro Devices, Inc. 之商標。Linux 為 Linus Torvalds 之註冊商標。PCIe 為 PCI-SIG Corporation 之註冊商標。

🎯 學習目標

1. 定義 HIP 框架的主要特性與價值主張。
2. 示範如何使用系統工具存取與查詢 HIP 環境。
3. 解釋 HIP 可攜性與其編譯器技術之間的架構關係。
4. 執行針對 NVIDIA 與 AMD 環境的平台特定安裝。
5. 協調多來源庫的建置流程，以從原始碼編譯 HIP。
6. 使用系統設定與驗證工具確認安裝成功。
7. 配置與管理 GPU 記憶體，包含 HIP 記憶體配置、一致性控制與零複製主機記憶體可見性。
8. 使用 HIP 特有的函數/變數修飾符、向量類型與同步原語開發高效率核心程式。
9. 利用波長內操作（warp shuffle）、投票（vote）、投標（ballot）與合作群組功能實作進階平行演算法。
10. 使用 HIPIFY 工具自動轉換 CUDA 程式碼至 HIP，並管理就地專案轉換。

🔹 第 1 課：HIP 可攜性與架構入門

概觀： 本課介紹異質運算介面可攜性（HIP）的基礎概念。內容聚焦於定義 HIP 的核心特徵、主要的存取方式，以及支援跨不同 GPU 架構（AMD 與 NVIDIA）無縫可攜性的底層編譯器技術。

學習成果：

• 定義 HIP 框架的主要特性與價值主張。
• 示範如何使用系統工具存取與查詢 HIP 環境。
• 解釋 HIP 可攜性與其編譯器技術之間的架構關係。

🔹 第 2 課：安裝與驗證 HIP 環境

概觀： 本課提供在不同硬體平台部署 HIP（異質運算介面可攜性）環境的技術指南。內容涵蓋 AMD 與 NVIDIA 後端的特定安裝步驟、從原始碼庫建置 HIP 執行時的複雜流程，以及最終的驗證程序，以確保系統已準備就緒進行 GPU 開發。

學習成果：

• 執行針對 NVIDIA 與 AMD 環境的平台特定安裝。
• 協調多來源庫的建置流程，以從原始碼編譯 HIP。
• 使用系統設定與驗證工具確認安裝成功。

🔹 第 3 課：HIP 程式設計模型與 API 深入探討

概觀： 本課全面探討異質運算介面可攜性（HIP）的程式設計模型。內容涵蓋記憶體管理與核心執行的基礎 API、HIP 內核語言的細節（包含修飾符與內建變數），以及進階功能如波長級原語、合作群組與特殊數學內建指令。

學習成果：

• 使用 HIP 記憶體配置、一致性控制與零複製主機記憶體可見性來配置與管理 GPU 記憶體。
• 使用 HIP 特有的函數/變數修飾符、向量類型與同步原語開發高效率核心程式。
• 利用波長內操作（warp shuffle）、投票（vote）、投標（ballot）與合作群組功能實作進階平行演算法。

🔹 第 4 課：將 CUDA 應用程式遷移與轉換至 HIP

概觀： 本課介紹將 CUDA 原始碼系統性地遷移至 HIP（異質運算介面可攜性）框架的過程。內容詳述自動化工具如 HIPIFY 的使用方式、專案轉換策略、識別平台特定編譯器行為（HIP-Clang 與 NVIDIA 之間差異），以及處理架構差異的方法。

學習成果：

• 使用 HIPIFY 工具自動轉換 CUDA 程式碼至 HIP，並管理就地專案轉換。
• 使用預處理器巨集與環境查詢區分 AMD 與 NVIDIA 目標平台與編譯器。
• 實作架構功能檢查（HIP_ARCH），並針對特殊 CUDA 函數如 memcpyToSymbol 進行對應修正。