4. 编译和调试

4.1. 离线编译和静态运行

4.1.1. Makefile编译和示例

以图 4.1 所示的项目文件目录为例：

图 4.1 一个简单的MXMACA源代码项目文件目录

//a.cpp:
#include <mc_runtime.h>
#include <string.h>
extern "C"  __global__  void vector_add(int *A_d, size_t num)
{
    size_t offset = (blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x);
    size _t stride = blockDim.x * gridDim.x;
    for (size_t i = offset; i < num; i += stride) {
        A_d[i]++;
    }
}
void func_a()
{
    size_t arrSize = 100;
    mcDeviceptr_t a_d;
    int *a_h = (int *)malloc(sizeof(int) * arrSize);
    memset(a_h, 0, sizeof(int) * arrSize);
    mcMalloc(&a_d, sizeof(int) * arrSize);
    mcMemcpyHtoD(a_d, a_h, sizeof(int) * arrSize);
    vector_add<<<1, arrSize>>>(reinterpret_cast<int *>(a_d), arrSize);
    mcMemcpyDtoH(a_h, a_d, sizeof(int) * arrSize);
    bool resCheck = true;
    for (int i; i < arrSize; i++) {
        if (a_h[i] != 1){
            resCheck = false;
        }
    }
    printf("vector add result: %s\n", resCheck ? "success": "fail");
    free(a_h);
    mcFree(a_d);
}

//a.h:
extern void func_a();

//b.cpp:
#include<mc_runtime.h>
__global__ void kernel_b()
{
/* kernel code*/
}
void func_b()
{
    /* launch kernel */
    kernel_b<<<1, 1>>>();
}

//b.h:
extern void func_b();

//main.cpp:
#include <stdio.h>
#include "a.h"
#include "b.h"
int main()
{
    func_a();
    func_b();
    printf("my program!\n");
    return 1;
}

上述工程中包含 main.cpp，a.cpp，b.cpp三个源文件，其中 a.cpp 中包含 vector_add 核函数，b.cpp 中包含 kernel_b 核函数。 若要将该工程编译成可执行文件，可按照如下方法编写Makefile文件：

# Makefile文件：

# MXMACA Compiler
MXCC = $(MACA_PATH)/mxgpu_llvm/bin/mxcc

# Compiler flags
MXCCFLAGS = -x maca

# Source files
SRCS= main.cpp src/a.cpp src/b.cpp

# Object files
OBJS = $(SRCS:.cpp=.o)

# Executable
EXEC = my_program

# Default target
all: $(EXEC)

# Link object files to create executable
$(EXEC): $(OBJS)
$(MXCC) $(OBJS) -o $(EXEC)

%.o: %.cpp
$(MXCC) $(MXCCFLAGS) -c $< -o $@ -I include

# clean up object files and executable
clean:
rm -f $(OBJS) $(EXEC)

值得注意的是，执行 make 命令之前，需要正确设置环境变量，以缺省安装位置（/opt/maca）为例：

export MACA_PATH=/opt/maca
export LD_LIBRARY_PATH=${MACA_PATH}/lib:${LD_LIBRARY_PATH}

然后在Makefile同级目录下执行 make 命令，如图 4.2 所示，就能得到可执行程序my_program。该工程中，源文件a.cpp例举了一种利用核函数实现向量加法的典型用法。

图 4.2 Makefile编译和示例

4.1.1.1. CMake编译和示例

继续以图 4.1 所示的项目结构为例，如果用cmake工具来构建项目，则需在 main.cpp 同级目录下创建 CMakeLists.txt 文件，可以按照如下方式编写 CMakeLists.txt 文件：

# Specify the minimum CMake version required
cmake_minimum_required(VERSION 3.0)

# Set the project name
project(my_program)

# Set the path to the compiler
set(MXCC_PATH $ENV{MACA_PATH})
set(CMAKE_CXX_COMPILER ${MXCC_PATH}/mxgpu_llvm/bin/mxcc)

# Set the compiler flags
set(MXCC_COMPILE_FLAGS -x maca)
add_compile_options(${MXCC_COMPILE_FLAGS})

# Add source files
File(GLOB SRCS src/*.cpp main.cpp)
add_executable(my_program ${SRCS})

# Set the include paths
target_include_directories(my_program PRIVATE include)

同理，cmake之前也需要正确设置环境变量，以缺省安装位置（/opt/maca）为例：

export MACA_PATH=/opt/maca
export LD_LIBRARY_PATH=${MACA_PATH}/lib:${LD_LIBRARY_PATH}

如图 4.3 所示，在 CMakeLists.txt 同级目录下创建 build 文件夹，进入 build 目录执行 cmake 命令，再执行 make 命令，即可得到可执行程序 my_program。

图 4.3 CMake编译和示例

4.2. 运行时编译和动态加载

沐曦通用GPU支持运行时编译和动态加载功能，整个流程如图 4.4 所示。 其中运行时进行实时编译（Just-In-Time, JIT）采用了 LLVM bitcode 格式文件，有关该格式的详细内容，参见官方文档介绍。

用户在使用时通过引入头文件 mcrtc.h，即可使用MCRTC提供的所有功能：

• MCRTC将原始的C++语法的MXMACA代码，通过 mcrtcGetBitCode 接口编译生成 bitcode 格式的二进制代码。

• 将生成的 bitcode 代码，通过 mcModuleLoad 进行加载，沐曦通用GPU的驱动（运行时库API）会继续进行后续编译并生成设备侧的可执行代码，用户在调用 mcModuleLaunchKernel API接口的时候会将这些设备侧可执行代码送入GPU执行。

图 4.4 即时编译流程

代码示例

用户可以将device代码和host代码分别写在不同的文件中，生成可执行程序时，只编译host代码，device代码在程序运行时编译。以下介绍了这种编程范式的简单实现。

1. device代码写在单独的文件中：

   //my_kernel.cu：
   extern "C"  __global__  void test_kernel()
   {
       /* kernel code */
       printf("my kernel\n");
   }
   

2. host代码写在另外的文件中：

   //host文件rtc_test.cpp:
   #include <fstream>
   #include <vector>
   #include<mc_runtime.h>
   #include<mcrtc.h>
   static inline std::vector<char> load_file_data(const char *filename)
   {
       std::ifstream file(filename, std::ios::binary | std::ios::ate);
       std::streamsize fsize = file.tellg();
       file.seekg(0, std::ios::beg);
       std::vector<char> buffer(fsize + 1);
       file.read(buffer.data(), fsize);
       buffer[fsize] = '\x0';
       file.close();
       return buffer;
   }
   
   void rtcTest()
   {
       /* load kernel file to buffer*/
       std::vector<char> buffer = load_file_data("my_kernel.cu");
       /* Create an instance of mcrtcProgram */
       mcrtcProgram prog;
       mcrtcCreateProgram(    &prog,                   // prog
                   (char *)&buffer[0],    // buffer
                    "",                 //name
                   0,            // numHeaders
                   NULL,            //headers
                   NULL);            //includeNames
       const char *opts[] = {"-x maca"};
       /* Compile the program */
       mcrtcCompileProgram(prog,        // prog
                          1,           // numOptions
                          opts);      // options
       size_t codeSize;
       mcrtcGetCodeSize(prog, &codeSize);
       char *code = new char[codeSize];
       /* get binary file */
       mcrtcGetCode(prog, code);
       mcrtcDestroyProgram(&prog);
       mcModule_t module;
       mcFunction_t kernel_addr;
       /* load binary file to buffer */
       mcModuleLoadData(&module, code);
       /* get kernel function point */
       mcModuleGetFunction(&kernel_addr, module, "test_kernel");
       /* launch kernel function */
       mcModuleLaunchKernel(kernel_addr, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, NULL,NULL,NULL);
       mcModuleUnload(module);
       delete[] code;
   }
   int main()
   {
       rtcTest();
       return 1;
   }
   

3. 正确设置环境变量（以缺省安装位置 /opt/maca 为例）：

   export MACA_PATH=/opt/maca
   export LD_LIBRARY_PATH=${MACA_PATH}/lib:${LD_LIBRARY_PATH}
   export PATH=${MACA_PATH}/mxgpu_llvm/bin:${PATH}
   

4. 在源文件 rtc_test.cpp 同级目录下执行以下命令，即可得到可执行文件 a.out，如图 4.5 所示。

   mxcc -x maca rtc_test.cpp
   

   此时device代码 my_kernel.cu 并没有编译到 a.out 中，而是在运行 a.out 过程中编译该device文件。

   

   图 4.5 可执行文件a.out获取

4.3. 代码托管（Binary Cache）

使用默认设置binary cache（cache文件保存路径以及所支持文件大小均采用默认值，无需设置环境变量）。

代码示例：

#include<mc_runtime.h>

__global__ void vectorADD(const float* A_d, const float* B_d, float* C_d, size_t NELEM) {
  size_t offset = (blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x);
  size_t stride = blockDim.x * gridDim.x;

  for (size_t i = offset; i < NELEM; i += stride) {
    C_d[i] = A_d[i] + B_d[i];
  }
}

int main()
{
  int blocks=20;
  int threadsPerBlock=1024;
int numSize=1024*1024;

  float *A_d=nullptr;
  float *B_d=nullptr;
  float *C_d=nullptr;

  float *A_h=nullptr;
  float *B_h=nullptr;
  float *C_h=nullptr;

  mcMalloc((void**)&A_d,numSize*sizeof(float));
  mcMalloc((void**)&B_d,numSize*sizeof(float));
  mcMalloc((void**)&C_d,numSize*sizeof(float));

  A_h=(float*)malloc(numSize*sizeof(float));
  B_h=(float*)malloc(numSize*sizeof(float));
  C_h=(float*)malloc(numSize*sizeof(float));

  for(int i=0;i<numSize;i++)
  {
    A_h[i]=3;
    B_h[i]=4;
    C_h[i]=0;
  }

  mcMemcpy(A_d,A_h,numSize*sizeof(float),mcMemcpyHostToDevice);
  mcMemcpy(B_d,B_h,numSize*sizeof(float),mcMemcpyHostToDevice);

  vectorADD<<<dim3(blocks),dim3(threadsPerBlock)>>>(A_d,B_d,C_d,numSize);

  mcMemcpy(C_h,C_d,numSize*sizeof(float),mcMemcpyDeviceToHost);

  mcFree(A_d);
  mcFree(B_d);
  mcFree(C_d);

  free(A_h);
  free(B_h);
  free(C_h);

  return 0;
}

此示例每个block的线程数量大于512，会触发重编译动作，因此也会触发binary cache功能，编译运行。然后执行以下命令：

cd ~/.metax/shadercache/
ls -l

结果如图 4.6 所示，可以看到编译运行生成的cache文件，命名规则和 4.2 运行时编译和动态加载描述一致。

图 4.6 Binary Cache生成

4.3.1. 更改Binary Cache 文件支持Size

需要设置环境变量：MACA_CACHE_MAXSIZE

1. 编辑 ~/.bashrc 文件：

   vim ~/.bashrc
   

2. 在文件末尾加入以下内容：

   export MACA_CACHE_MAXSIZE = xxx // 所设置的文件大小，单位字节
   

3. 保存后执行以下命令：

   source ~/.bashrc
   

4.3.2. 自定义Cache文件路径

需要设置环境变量：MACA_CACHE_PATH

1. 编辑 ~/.bashrc 文件

   $ vim ~/.bashrc
   

2. 在文件末尾加入以下内容：

   export MACA_CACHE_PATH=your/specific/path //用户自定义路径
   

4.3.3. 关闭Binary Cache功能

1. 编辑~/.bashrc文件

   vim ~/.bashrc
   

2. 在文件末尾加入以下内容：

   export MACA_CACHE_DISABLE=1
   

   备注

   将 MACA_CACHE_DISABLE 的值改为 0 或者不设置即可重新启用binary cache功能。

4.4. 环境变量

沐曦通用GPU支持在程序启动前通过环境变量对运行行为进行精细化管控，覆盖设备枚举与属性控制、编译控制、常用执行控制、模块加载及基础调试等典型场景。支持的环境变量参见表 4.1。

表 4.1 常用环境变量

变量名称	可设置值	缺省值	描述
设备枚举和属性控制
MACA_VISIBLE_DEVICES	GPU UUID、Device Node ID	无	控制 MXMACA 应用程序能够识别哪些 GPU 设备，以及这些设备以何种顺序被枚举。 可以指定GPU UUID，例如： export MACA_VISIBLE_DEVICES= GPU-ad2367dd-a40e-6b86-6fc3-c44a2cc92c7e 也可以指定设备节点ID，例如： export MACA_VISIBLE_DEVICES=0,2
MACA_DEVICE_ORDER	FASTEST_FIRST或PCI_BUS_ID	FASTEST_FIRST	控制 MXMACA 对可用设备进行枚举的顺序。 FASTEST_FIRST：根据设备计算能力从快到慢排序。 PCI_BUS_ID：根据PCI总线ID升序排列设备。
编译控制
MACA_CACHE_DISABLE	0-1	0	控制磁盘上的即时编译（JIT）缓存的行为。 如果设置为1，则禁用binary cache。 设置为0或不设置时，启用binary cache。
MACA_CACHE_PATH	filepath		指定磁盘上的即时编译（JIT）文件存储位置。 当未设置时，cache文件存储在默认目录下： $HOME/.metax/shadercache/。
MACA_CACHE_MAXSIZE	0-4294967296	268435456	指定即时编译（JIT）能缓存的单个cache文件的最大size。 当生成的cache文件超过这个值时，则不进行缓存。 当不设置时，默认为268435456（256 MB）。如果设置超过4294967296（4 GB），则只按4 GB生效。
常用执行控制
MACA_LAUNCH_BLOCKING	0-1	0	指定是否启用异步内核启动功能，值可以设置为： 0：Stream上启动内核表现为异步。 1：Stream上启动内核表现为同步。
模块加载（Module Loading）
MACA_MODULE_LOADING	LAZY或EAGER	LAZY	控制核函数的预加载（kernel preloading）方式。 设置为EAGER时，在调用模块加载API时，预先加载核函数的设备代码到设备显存。 当设置为LAZY时，在核函数首次在设备启动执行时，加载核函数的设备代码到设备显存。
常用调试控制
MXLOG_LEVEL	off critical error warn info debug verbose	error	MXMACA日志级别管理。 功能1：全量调整日志级别。层级从高到低逐层递减，设置到相应层级，会打开该层级及更高层级日志，默认设置为error层级，可按需调整： 设置为off时，关闭所有日志。 设置为critical时，仅打开严重错误相关日志。 设置为error时，打开error层级及更高层级相关日志。 设置为warn时，打开warn层级及更高层级相关日志。 设置为info时，打开info层级及更高层级相关日志。 设置为debug时，打开debug层级及更高层级相关日志。 设置为verbose时，打开最高层级相关日志。 功能2：支持模块化日志级别设置： export MXLOG_LEVEL=err,[模块名]=[级别] 模块名：从 export MXLOG_LEVEL=debug 输出中获取（如MCR/MXC/MXKW）。 级别：与全局调整的级别可设置值一致。 例如： export MXLOG_LEVEL=err,MCR=debug 仅启用MCR模块的debug及以上级别日志，其他模块保持error级别。 功能3：控制日志刷新级别，强制实时刷新日志： export MXLOG_LEVEL=debug,FLUSH_LEVEL=debug 用途说明：仅调试使用，性能开销大，解决异常退出时日志缓存未落盘问题（如Ctrl+C终止）。

此外，针对复杂应用需求，沐曦通用GPU还提供面向策略控制、高阶执行控制、多进程服务、内核态加载参数调整及高阶调试等功能的环境变量支持。支持的环境变量参见表 4.2。

表 4.2 高阶环境变量

变量名称	可设置值	缺省值	描述
策略控制
MACA_CPU_THREAD_POLICY	-1-3	0	设置API CPU占用策略。 -1：运行时API使用最小化CPU占用策略。 0：运行时API使用默认CPU线程策略，平衡CPU的占用和API的latency。 1：运行时API使用温和抢占CPU线程资源策略，降低event/signal/sync相关API latency。 2：运行时API使用积极抢占CPU线程资源策略，降低event/signal/sync相关API latency。 3：运行时API使用激进抢占CPU线程资源策略，降低event/signal/sync相关API latency。
MACA_HOST_MEMORY_POLICY	-1-0	0	主机内存策略。 -1：运行时API使用最小化host系统内存占用策略。 0：运行时API使用默认host系统内存占用策略，平衡系统内存的占用和API的latency。
MACA_SYNC_POLICY	0-3	0	API使用的CPU同步策略。 设置为0时，运行时API使用默认CPU同步策略。 设置为1时，运行时API使用GPU进行signal同步，offload CPU并降低同步latency。 设置为2时，运行时API使用GPU进行event同步，offload CPU并降低同步latency。 设置为3时，运行时API使用GPU进行signal & event同步，offload CPU并降低同步latency。
MACA_PRIORITY_QUEUE_POLICY	0-0xHNL	0	设置高/中/低优先级硬件队列个数策略。 0xHNL：H/N/L表示高/中/低优先级队列的数量，每个数字范围在[0,16]内，高/中/低优先级硬件队列个数总和最多16个。 注意：每个字母占用4位，低优先级队列数量必须大于等于1，例如0x5A1。 0：使用默认配置，H/N/L各优先级最多分别占用8/4/4个硬件队列。
MACA_MALLOC_POLICY	0-0x1FF	0	设备全局内存分配内存清零策略。 设置为0时，设备全局内存分配策略使用默认设置(不自动清零)。 非默认设置的设备全局内存分配策略基于比特位设置来控制，比特位设置详情见下表。 第0比特[ 0, 2M) 自动清零 第1比特[ 2M, 8M) 自动清零 第2比特[ 8M, 32M) 自动清零 第3比特[ 32M, 128M) 自动清零 第4比特[128M, 512M) 自动清零 第5比特[512M, 2G) 自动清零 第6比特[ 2G, 8G) 自动清零 第7比特[ 8G, 32G) 自动清零 第8比特[ 32G, 128G) 自动清零 例如，当设置为0x11时，如果参数大小在[0, 2M)或[128M, 512M)范围内，mcMalloc将返回清零的内存。 注意：如果未设置，则将不进行内存清零。
高阶执行控制
MACA_TRAP_HANDLER	0-3	1	功能异常Trap处理开关。 0：关闭trap上报功能，trap指令会替换成snop指令继续执行至kernel完成。 1：开启trap上报功能，仅对Fatal类异常进行上报。 2：开启trap上报功能，对Fatal类异常和Numeric类异常（不包含精度损失异常）都进行上报。 3：开启trap上报功能，对Fatal类异常和Numeric类异常都进行上报。
MACA_GRAPH_LAUNCH_MODE	0-2	1	控制Graph启动方式。 0：图编程的任务提交使用标准核函数提交模式，即使用Ring Buffer逐一启动Graph节点。 1：图编程的任务提交使用任务图提交模式，即使用indirect buffer缓存所有Graph节点并从indirect buffer启动Graph。 2：使用任务图提交模式并在Graph中启用程序依赖启动（PDL）。
MACA_DIRECT_DISPATCH	0-1	0	Direct Dispatch功能开关。 设置为0时，每个Stream会额外创建一个线程管理该Stream上的任务并提交到硬件去执行。 设置为1时，Stream上直接在Application线程管理任务直至提交到硬件去执行。 注意：设置为1时，MACA_SYNC_POLICY 自动设置成3。
MACA_RING_BUFFER_SIZE	2 的 N 次方 （N ＞= 10）	1024	控制GPU异构系统的环形缓冲区（Ring Buffer）大小，平衡数据处理性能和内存占用。 正确配置示例： export MACA_RING_BUFFER_SIZE=4096 # 设置为 4096（2^12）。 错位配置示例： export MACA_RING_BUFFER_SIZE=3000 # 错误：不是 2 的幂次方。 注意：MACA_DIRECT_DISPATCH设置为1时，该环境变量缺省值是2048。
多进程服务（Multi-Process Service）
MACA_MPS_MODE	0-1	0	MPS（多进程服务）模式。 设置为1时，多个进程可以同时使用共享的GPU硬件queue，通过一个或多个共享的GPU硬件queue向GPU提交工作。 设置为0时，一个进程对申请到的GPU硬件queue进行独占使用。其它进程可以通过其它可用的GPU硬件queue同时向GPU提交工作。
内核态环境变量
pri_mem_sz	0-36	4	设置的private memory size，内核态环境变量，对服务器上的所有用户进程生效。在 insmod ko 时，使用： insmod metax.ko pri_mem_sz= XX （ XX 为需要设置的private memory size，单位为KB）
高阶调试控制
MXLOG_CONSOLE	on，off	on	控制日志是否输出到控制台。 设置成on，日志输出到控制台，同时日志会写入日志文件,缺省日志文件路径在 $HOME/mxlog/umd/。 设置成off，日志不输出到控制台。但关闭后日志仍会写入日志文件。 关闭用途说明：避免大量日志打印影响终端操作性能，提升命令行交互体验。
MACA_HOTSPOT_MEMSTACK	0-2	0	控制MXMACA SDK的Memory Tracing功能。 设置为0时，关闭Memory Tracing功能。 设置为1时，打开APP的Memory Tracing功能。 设置为2时，打开SDK的Memory Tracing功能。
MACA_KERNEL_TIMEOUT	0-60000	0	GPU硬件监控核函数执行时间，超时后自动触发 GPU Trap 并输出 Ring-Buffer 的 Mini-Dump，辅助定位故障点。 设置为0时，关闭核函数超时检测机制。 设置为1-60000时，开启核函数超时检测，若执行时间超过设定值（单位：毫秒），则触发 GPU Trap 并输出 Ring-Buffer 的 Mini-Dump。
MACA_MONITOR_HANG_TIMEOUT	0-3600	0	MXMACA SDK监控核函数执行时间和DMA拷贝执行时间，超时后自动打印 EID 和输出相关日志信息，辅助分析原因、影响和修复建议。 0：关闭SDK超时监控机制。 ﹥0：开启SDK超时监控,若执行时间超过设定值（单位：秒），则打印 EID 和输出相关日志信息。
MACA_STREAM_CREATE_TIMEOUT	0-3600	0	MXMACA SDK创建stream的超时设置 0：关闭SDK创建stream的超时设置（一直尝试直到获得stream所需硬件资源）。 ﹥0：若创建stream的时间超过设定值（单位：秒），则打印日志输出相关信息。
MACA_BACK_TRACE	0-1	0	当遇到段错误时通过捕获segsegv信号打印回溯调用栈。 0：不打印调用栈回溯。 1：打印调用栈回溯。
MACA_TRACING_MODE	0-2	0	配置mcTracer trace行为模式。 0：不配置，使用默认模式，即模式1。 1：使用尽最大努力保证时间线准确性模式。 2：使用对应用程序行为的影响最小模式。
MACA_GRAPH_TRACE_MODE	0-1	1	设置mcTracer Graph的跟踪粒度。 0：（Graph级别）Graph将作为一个整体被跟踪，不会收集节点活动。这可以将开销减少到最小。 1：（节点级别）将收集节点活动，但Graph不会被作为一个整体跟踪。这可能会引起显著的运行时开销。

4.5. 主机代码调试信息

沐曦通用GPU支持通过环境变量 MXLOG_LEVEL 设置MXMACA驱动软件的日志输出等级，可选等级如下：

• off：关闭日志输出

• error：仅打印error级别日志

• warning：输出warning及error级别日志

• info：输出information、warning及error级别日志

• debug：输出全部日志

沐曦通用GPU上编程，既支持直接使用原生的 printf 自行设计和管理，也可以借助MXMACA驱动软件的日志管理方案，mcanalyzer动态库，提供 mcLog API，如图 4.7 所示：

• 使用 mcLog API之前，需要include它的头文件，mxlog.h 位于MXMACA软件包成功安装后 include 目录的子目录 mxlog；

• 根据应用程序对于日志等级的定义，选用相应的 mcLog API：LOGE/LOGW/LOGI/LOGD/LOGV；

• 使用mxcc编译时，需要指定 -lmcanalyzer 编译选项；

• 使用环境变量 MXLOG_LEVEL，可以设置日志输出最低等级。如果该环境变量未设置，MXMACA会使用一个缺省的日志输出最低等级，一般是 error 或者 info。

图 4.7 mcanalyzer动态库提供的mcLog API示例

4.6. 设备代码调试信息

4.6.1. 使用GPU printf

当需要在设备侧代码输出调试信息时，沐曦通用GPU支持在设备核函数里面使用 printf 函数打印相关信息。

代码示例

使用GPU printf，示例代码如下：

__global__ void vectorAdd(const float* a, const float* b, float* c, int width, int height)
{
    int x = blockDim.x * blockIdx.x + threadIdx.x;
    int y = blockDim.y * blockIdx.y + threadIdx.y;

    int i = x;
    if (i < (width * height))
    {
        c[i] = a[i] + b[i];
        printf("c[%d]:%f \n", i, c[i]);
}

在kernel里面添加了 printf 后，执行程序，得到输出结果部分如图 4.8 所示。

图 4.8 printf输出结果

从图 4.8 中我们可以看出，当在核函数里面使用 printf 输出结果时，一个线程束里面64个线程将按照顺序依次打印结果，但是无法保证线程束与线程束之间的打印顺序。 因此，我们不能用打印信息的顺序来体现程序的执行顺序。

4.6.2. 使用GPU Trap Handler

沐曦通用GPU架构的硬件支持将Shader执行期间产生的异常写进 TRAP_STATUS 寄存器中，并且能选择性地在异常发生时插入一条trap指令。 Trap指令会使Shader以更高的特权级别执行trap kernel，在trap kernel中可以定义和决定如何处理该异常，处理流程如图 4.9 所示。

图 4.9 GPU Trap Handler处理流程

基于trap kernel功能，当用户层程序触发相应异常信号时，MXMACA将进行相应处理并给出相关提示信息以供用户进行程序代码调试。

代码示例

使用GPU trap handler，示例代码如下所示：

#include<mc_runtime.h>

typedef struct
{
  alignas(4)float f;
  double d;
}__attribute__((packed)) test_type_mem_violation;

__global__ void trigger_memory_violation(test_type_mem_violation *dst)
{
  atomicAdd(&dst->f,1.23);
  atomicAdd(&dst->d,20);
  dst->f=9.8765;
}

int main()
{
  test_type_mem_violation hd={0};
  test_type_mem_violation *ddd;
  mcMalloc((void**)&ddd,sizeof(test_type_mem_violation));
  mcMemcpy(ddd,&hd,sizeof(test_type_mem_violation),mcMemcpyHostToDevice);
  trigger_memory_violation<<<dim3(1),dim3(1)>>>(ddd);
  mcMemcpy(&hd,ddd,sizeof(test_type_mem_violation),mcMemcpyDeviceToHost);
  mcFree(ddd);
  return 0;
}

如果运行以上代码将会得到如图 4.10 所示的错误信息：

图 4.10 trap错误信息

重点关注红框内给出信息，MCR层给出提示信息 [MCR][E]mx_device.cpp:1729:Memory violation exception happened in the shader, mcruntime api will be disabled 并设置了 g_final_error，对应异常类型来看：核函数触发了异常类型 3—Memory violation，对照触发异常条件可以知道，我们的核函数代码可能存在访问内存的偏移量小于0，越界或数据未按要求对齐。

检查代码可发现：由于在结构体 test_type_mem_violation 中 alignas(4) 对float进行强制对齐以及对结构体进行了 attribute((packed))，所以结构体 test_type_mem_violation 的size为 double:8 加上 float:4 等于12，由于64-bit的atomic操作要求数据按照8字节对齐，故这里的结构体没有按照要求对齐，所以引发了trap。

将程序做如下修改即可解决该问题：

#include<mc_runtime.h>

typedef struct
{
  float f;
  double d;
}test_type_mem_violation;

__global__ void trigger_memory_violation(test_type_mem_violation *dst)
{
  atomicAdd(&dst->f,1.23);
  atomicAdd(&dst->d,20);
  dst->f=9.8765;
}

int main()
{
  test_type_mem_violation hd={0};
  test_type_mem_violation *ddd;
  mcMalloc((void**)&ddd,sizeof(test_type_mem_violation));
  mcMemcpy(ddd,&hd,sizeof(test_type_mem_violation),mcMemcpyHostToDevice);
  trigger_memory_violation<<<dim3(1),dim3(1)>>>(ddd);
  mcMemcpy(&hd,ddd,sizeof(test_type_mem_violation),mcMemcpyDeviceToHost);
  mcFree(ddd);
  return 0;
}