丽贝卡·莫恩（Rebeca Moen）
3月13日，2025年09:12
探索PTX，NVIDIA CUDA GPU的组装语言，其在促进兼容性方面的作用及其在GPU计算景观中的重要性。
并行线程执行（PTX）用作NVIDIA的CUDA GPU计算平台的虚拟机指令设置体系结构。根据NVIDIA的说法，自成立以来，PTX在促进高级编程语言与GPU的硬件级操作之间的无缝界面方面发挥了至关重要的作用。
指令集体系结构
任何处理器功能的基础是其指令集体系结构（ISA），它决定了处理器可以执行的指令，其格式和二进制编码。对于NVIDIA GPU，ISA在一代内的不同世代和产品线上都有不同。 PTX作为虚拟机ISA，定义了抽象处理器的指令和行为，并用作CUDA的汇编语言。
PTX在CUDA平台中的作用
PTX是CUDA平台不可或缺的，它是高级代码和GPU的二进制代码之间的中介语言。当使用NVIDIA CUDA编译器（NVCC）编译CUDA文件时，它将源代码分配到GPU和CPU段中。 GPU段将转换为PTX，然后将其组装成一个二进制代码，由汇编器“ PTXA”称为“ Cubin”。这项两阶段的汇编使PTX成为桥梁，确保向前兼容并允许各种编程语言有效地针对CUDA。
PTX的兼容性角色
NVIDIA GPU配备了计算能力标识符，该标识符表示GPU的ISA版本。随着新硬件的引入新功能，更新了PTX版本以支持这些功能，表明可用于给定虚拟体系结构的说明。此版本控制对于维持不同GPU几代的兼容性至关重要。
CUDA支持二进制和PTX Just-Indime（JIT）兼容性，使应用程序可以在一系列GPU世代上运行。通过将PTX嵌入可执行文件中，可以在运行时编译CUDA应用程序，以针对最初开发应用程序时无法使用的较新的硬件体系结构。此功能可确保应用程序在硬件进步中保持功能，而无需二进制更新。
未来的含义和发展
PTX作为中间代码格式的角色允许开发人员创建尚未开发的GPU，在GPU上运行。这是通过CUDA驱动程序在运行时编译PTX代码的能力来实现的，从而使其能够适应新GPU的体系结构。开发人员还可以利用PTX来创建针对NVIDIA GPU的特定领域的语言，如Openai Triton对PTX的使用所证明的那样。
NVIDIA提供的PTX文档可用于有兴趣编写PTX代码的开发人员。虽然直接编写PTX可以导致性能优化，但高级编程语言通常提供提高的生产力。尽管如此，对于绩效至关重要的代码段，一些开发人员可能会选择直接在PTX中进行编码以对GPU执行的指令进行细粒度的控制。
有关对PTX和CUDA开发的进一步见解，请访问NVIDIA开发人员博客。
图像来源：Shutterstock
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