Как использовать C++ AMP из C#

habrahabrru

В Visual Studio 11 Developer Preview, C++ AMP позволяет ускорить Ваши приложения, используя гетерогенное железо, такое как GPU.

Если Вы являетесь .NET-разработчиком, то все равно сможете использовать C++ AMP в Ваших приложениях. Большинство кода будет писаться на C#, лишь некоторые участки с помощью C++ AMP для его выполнения на GPU, затем использоваться любимый interop-механизм для связывания. Данный пост объяснит, как это сделать через P/invoke.

Однако перед попыткой вызвать C++ AMP из C#, убедитесь, что C++ AMP работает на Вашей машине. Пост VS 11 Developer Preview вместе с C++ AMP от Daniel Moth объясняет, как это сделать. Замечу, что C++ AMP может быть использован как из Visual Studio 11 Express, так и Visual Studio 11 Ultimate, впрочем, в данной статье мы будем использовать последний вариант.

Короткий путь

Как только C++ AMP заработает на Вашей системе, наиболее простым способом начать использовать его будет открытие примера проекта в Visual Studio 11 Ultimate и начать экспериментировать с ним.

Длинный путь

Если у Вас существует готовое приложение, которое хотите изменить для возможности использовать C++ AMP, или же хотите понять, как вышеприведенный пример был создан, тогда следуйте описанным ниже шагам. Вкратце, потребуется выполнить следующие действия:

Шаг 1: Откройте или создайте C# проект в Visual Studio 11.
Выберите целевую платформу как X86 (если планируется писать 32-битный C++ AMP код).
Позвольте использование unsafe code в проекте.
Шаг 2: Добавьте C++ проект к решению.
Создайте Win32 DLL, который и будет содержать C++ AMP код.
Шаг 3: Добавьте шаг сборки проекта для копирования Win32 DLL к бинарникам managed-проекта.
Шаг 4: Добавьте зависимости между проектами.
Шаг 5: Пишем C++ AMP и C# код.
C# код будет использовать P/invoke для the C++ AMP кода.

Итак, перейдем к более подробному описанию необходимых шагов.

Шаг 1: Откройте или создайте C# проект в Visual Studio 11

Прежде всего, Вам необходимо открыть или создать C# проект. В остальной части статьи будет подразумеваться, что он назван как HelloWorldCSharp, и создано на основе шаблона Visual C# Console Application.
Замечу, что потребуется Visual Studio 11 Ultimate для создания консольного приложения, т.к. в Visual Studio 11 Express можно создавать только Metro-приложения.
Возможно, потребуется уточнить два параметра:
Зная, что C++ AMP код будет 32-битным, целевая платформа проекта должна быть задана как X86, но никак не AnyCPU.
Managed-проект должен позволять небезопасный код (правый клик на проекте HelloWorldCSharp в обозревателе решения, клик на вкладке Build, ставим выбор на "Allow unsafe code").

Шаг 2: Добавьте C++ проект к решению

Нам также потребуется Win32 DLL, содержащий C++ AMP код. В данном примере, мы создадим "Win32 Console Application" и назовем как "HelloWorldLib":

После нажатия Next, выберем тип приложения как "DLL":

Шаг 3: Добавьте шаг сборки проекта для копирования Win32 DLL к бинарникам managed-проекта

При сборке решения хотелось бы, чтобы оба проекта собирались, не так ли? Однако, HelloWorldLib.dll не будет скопирован в папку с бинарниками HelloWorldCSharp. Нам необходимо так это сделать, что HelloWorldCSharp.exe смог бы найти во время выполнения.
Чтобы заставить HelloWorldLib.dll быть правильно скопированным каждый раз при сборке, необходимо добавить шаг сборки в проект HelloWorldCSharp. Сначала, выгрузите HelloWorldCSharp в обозревателе решений:

Далее, Вам потребуется отредактировать HelloWorldCSharp.csproj в Visual Studio ( правый клик на проекте, нажимаем "Edit HelloWorldSharp.csproj"):

Вставьте следующий XML прямо перед секцией "Microsoft.CSharp.targets":

<ItemGroup>

<Content Include="..\$(Configuration)\HelloWorldLib.dll">

<Link>HelloWorldLib.dll</Link>

</Content>

</ItemGroup>

После повторной загрузки HelloWorldLib, HelloWorldLib.dll должна появится в обозревателе решений.
В окне свойств, убедитесь что значение "Copy to Output Directory" выбрано как "Copy if newer", а также "Build Action" установлено как "Content":

Шаг 4: Добавьте зависимости между проектами

Для большего удобства, зададим проект HelloWorldLib как зависимость для проекта HelloWorldCSharp. Потом, при сборке HelloWorldCSharp, произойдет сборки и HelloWorldLib.
Правый клик на HelloWorldCSharp и выберем Project Dependencies:

И далее добавим зависимость от HelloWorldLib:

Чтобы удостовериться в правильности сборки решения, произведите повторную сборку проекта, после этого папка бинарников HelloWorldCSharp (т.е., HelloWorldCSharp\HelloWorldCSharp\bin\Debug) должна содержать и HelloWorldCSharp.exe, и HelloWorldLib.dll.

Шаг 5: Пишем C++ AMP и C# код

Теперь мы готовы для вызова C++ AMP кода из C#. Изменим HelloWorldLib.cpp как показано ниже:

#include "stdafx.h"

#include "amp.h"

using namespace concurrency;

extern "C" __declspec ( dllexport ) void _stdcall square_array(float* arr, int n)

{

// Create a view over the data on the CPU

array_view<float,1> dataView(n, &arr[0]);

// Run code on the GPU

parallel_for_each(dataView.grid, [=] (index<1> idx) mutable restrict(direct3d)

{

dataView[idx] = dataView[idx] * dataView[idx];

});

// Copy data from GPU to CPU

dataView.synchronize();

}

Мы просто добавили функцию square_array, которая возводит в квадрат элементы массива, используя C++ AMP. Также, мы задекорировали функцию, чтобы экспортировать ее из DLL.
Теперь, отредактируем приложение HelloWorldCSharp для вызова C++ AMP кода. Изменим Program.cs в проекте HelloWorldCSharp как показано ниже:
using System;

using System.Runtime.InteropServices;

class Program

{

/// <summary>

/// Function defined in HelloWorldLib.dll to square an array using C++ AMP

/// </summary>

[DllImport("HelloWorldLib", CallingConvention = CallingConvention.StdCall)]

extern unsafe static void square_array(float* array, int length);

static unsafe void Main()

{

// Allocate an array

float[] arr = new[] { 1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f };

// Square the array elements using C++ AMP

fixed (float* arrPt = &arr[0])

{

square_array(arrPt, arr.Length);

}

// Enumerate the results

foreach (var x in arr)

{

Console.WriteLine(x);

}

… вот и все! Сейчас Вы сможете запустить проект HelloWorldCSharp и увидеть работающий C++ AMP код через C#.

Замечу, что это весьма простой пример, демонстрирующий возможность вызова C++ AMP функции из C#. Пример слишком "наивный" для демонстрации скорости выполнения - он производит слишком мало действий над элементами данных с использованием возможностей GPU-акселерации. Пост C++ AMP code for Matrix Multiplication является примером, демонстрирующим ускорение при перемножении матриц.

От переводчика

Кроме C++ AMP существует еще один проект от Microsoft (его подразделения Research) - Accelerator, предоставляющий возможность параллельных вычислений как на многоядерных CPU, так и на GPU, поддерживающим DirectX 9 и выше.
Accelerator v2 представляет собой нативную C++ библиотеку с managed-оберткой.

Как использовать C++ AMP из C#

Ссылки по теме

О нас

Помощь

Способы оплаты

Проекты Interface Ltd.