C++如何使用C++ AMP或SYCL进行异构计算_C++异构计算与GPU/加速器编程

C++ AMP已被弃用，推荐使用SYCL进行异构计算。SYCL基于标准C++，支持跨平台GPU加速，具有单源编程、广泛硬件兼容和活跃生态优势，是现代高性能计算的首选方案。

在现代高性能计算场景中，利用GPU或其他加速器进行并行计算已成为提升程序性能的关键手段。C++ 提供了多种方式支持异构计算，其中 C++ AMP 和 SYCL 是两个重要的编程模型，允许开发者使用标准 C++ 语法直接编写运行在 CPU 和 GPU 上的代码。

C++ AMP：微软推出的异构编程模型

C++ AMP（Accelerated Massive Parallelism）是微软为 Visual Studio 开发的一套基于 DirectX 的异构计算扩展，主要适用于 Windows 平台上的 GPU 加速。

• 集成在 Visual Studio 中，依赖 DirectX 11 或更高版本
• 语法简洁，使用 concurrency 命名空间中的 API
• 仅支持 NVIDIA 和部分 AMD 显卡（通过 WDDM 驱动）
• 目前已被弃用，不再推荐用于新项目

#include 
using namespace concurrency;

std::vector a = {1, 2, 3, 4};
std::vector b = {5, 6, 7, 8};
std::vector result(4);

array_view av(4, a);
array_view bv(4, b);
array_view rv(4, result);

parallel_for_each(rv.extent, [=](index<1> idx) restrict(amp) {
    rv[idx] = av[idx] + bv[idx];
});

rv.synchronize(); // 将结果从设备同步回主机

注意：restrict(amp) 表示该 lambda 只能在支持 AMP 的设备上执行，且只能调用有限的运行时函数。

SYCL：跨平台的单源异构编程标准

SYCL（发音为 “sickle”）是由 Khronos Group 推出的基于标准 C++ 的高级抽象层，可在 OpenCL、CUDA、HIP 等后端上运行，支持跨平台异构计算。

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• 单源编程：主机和设备代码写在同一文件中
• 完全基于标准 C++17/20，无需专用编译器扩展（但需要支持 SYCL 的编译器）
• 支持 Intel、AMD、NVIDIA GPU 以及 CPU
• 开源实现丰富，如 DPC++（Intel）、AdaptiveCpp（以前叫 hipSYCL）

#include 
#include 

namespace sycl = cl::sycl;

int main() {
    std::vector a = {1, 2, 3, 4};
    std::vector b = {5, 6, 7, 8};
    std::vector result(4);

    sycl::queue q(sycl::default_selector_v); // 自动选择最优设备

    sycl::buffer buf_a(a.data(), sycl::range<1>(4));
    sycl::buffer buf_b(b.data(), sycl::range<1>(4));
    sycl::buffer buf_result(result.data(), sycl::range<1>(4));

    q.submit([&](sycl::handler& h) {
        auto acc_a = buf_a.get_access(h);
        auto acc_b = buf_b.get_access(h);
        auto acc_result = buf_result.get_access(h);

        h.parallel_for(sycl::range<1>(4), [=](sycl::id<1> idx) {
            acc_result[idx] = acc_a[idx] + acc_b[idx];
        });
    });

    q.wait(); // 等待任务完成
}

在这个例子中，数据通过 sycl::buffer 管理，自动在主机与设备间传输；内核函数以 lambda 形式传递给 parallel_for，由 SYCL 运行时调度到选定设备执行。

如何选择：AMP vs SYCL

虽然 C++ AMP 曾经提供了一种简单的 GPU 编程方式，但它已被微软停止维护，不再推荐使用。相比之下，SYCL 具有更强的可移植性和活跃的社区支持。

• 新项目应优先考虑 SYCL，尤其是使用 Intel DPC++ 或 AdaptiveCpp
• 若仅限 Windows 并需快速原型开发，可尝试遗留 AMP 项目，但不建议长期投入
• 关注 ISO C++ 对 SYCL 的标准化进展（P2199 讨论中）

基本上就这些。SYCL 正在成为 C++ 异构计算的事实标准，结合现代编译器工具链，能有效发挥 GPU 和各类加速器的性能潜力。