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。