Menggabungkan Filter ke dalam Satu Kernel

Menjalankan lima kernel berarti melakukan lima peluncuran dan lima perjalanan pulang-pergi ke memori global. Menggabungkan filter ke dalam satu kernel mengurangi keduanya, sehingga sering kali memberikan peningkatan kecepatan yang besar. 🚀

Setiap peluncuran kernel memerlukan waktu beberapa mikrodetik. Pada citra kecil, overhead peluncuran tetap tersebut dapat jauh lebih besar daripada pekerjaan sebenarnya, sehingga lebih sedikit peluncuran berarti lebih banyak waktu yang bermanfaat.

Tahapan terpisah menulis sebuah piksel ke memori global lalu langsung membacanya kembali. Penggabungan membuat nilai tersebut tetap berada di dalam register, sehingga perjalanan pulang-pergi yang sia-sia sepenuhnya dihilangkan.

Dalam kernel gabungan, setiap thread membaca pikselnya satu kali saja. Satu pemuatan tersebut kemudian menjadi masukan bagi setiap filter secara berurutan tanpa menyentuh memori global lagi.

Terapkan setiap filter pada nilai yang sudah tersedia. Piksel mengalir melalui kecerahan, gamma, dan kontras sebagai operasi matematika biasa, semuanya disimpan di dalam register yang cepat.

Setelah seluruh rangkaian selesai dijalankan, simpan hasil akhirnya. Satu penyimpanan menggantikan banyak penulisan yang akan dilakukan oleh kernel terpisah.

Filter yang hanya menyentuh satu piksel bersifat per piksel dan dapat digabungkan tanpa banyak kesulitan. Penyesuaian kecerahan, gamma, dan warna adalah yang paling mudah untuk digabungkan.

Pengaburan membaca piksel di sekitarnya, sehingga penggabungannya memerlukan ubin memori bersama, bukan hanya register. Gabungkan tahapan per piksel dengan bebas dan tangani stencil dengan lebih hati-hati.

Kernel gabungan yang besar menggunakan lebih banyak register untuk setiap thread. Jika terlalu banyak, okupansi menurun atau nilai-nilai meluber ke memori, jadi lakukan penggabungan secara agresif tetapi tetap perhatikan biayanya.

Penggabungan mengubah urutan pekerjaan, jadi selalu bandingkan keluaran gabungan dengan versi bertahap. Perbandingan cepat memastikan perhitungannya masih sama sebelum Anda merayakannya.

Manfaatnya nyata: satu peluncuran membaca, mengubah, dan menulis setiap piksel tepat satu kali. Itulah inti dari kernel citra gabungan yang disetel dengan baik.

Anda telah mempelajari cara menggabungkan filter: memuat sekali, merangkai operasi matematika per piksel di dalam register, lalu menulis sekali. Cara ini mengurangi peluncuran dan lalu lintas global, tetapi perhatikan tekanan register dan verifikasi keluarannya. ✅