算力手记C++ & COMPUTING SYSTEMS
← AMD 专题与八个进阶单元

AMD / LAB 01 OF 08

先确认机器能做什么：环境清单与求和基线

建立版本记录、支持条件和一个永远可复算的 CPU oracle。

本单元 4 小时。本公司八个单元共 32h，三家公司共额外 96h 核心实践；这笔时间在共同路线之外，未压入厂商入门的44h。

本页是实践讲义。打开、阅读或复制命令不代表完成。新单元的 SDK、simulator 与硬件命令均未在教材建设中执行；自己的结果应按实际后端保存。

先备与马上可用的例子

17 · 多文件编译、链接与构建18 · 测试与调试：独立定位失败32 · Reduction、scan 与数值正确性37 · HIP：从 CPU 数据到一次 kernel 调用39 · ROCm 各层：一次请求由谁负责
直接打开机制图，边看边手推

PREDICT FIRST

具体问题与独立预期

输入与约定

X=[3,-1,4,0,2]；空数组；单元素 [-7]。只处理有限、范围受限的数。

先根据输入写下自己的结果与理由，再展开参考推演；随后运行或检查实现。

对照参考结果与原因

sum(X)=8；sum([])=0；sum([-7])=-7。诊断输出因机器而异，缺少 hipcc 是有效记录。

oracle 是比较其他实现的独立正确答案。本单元先锁定输入语义和证据格式，设备分支不能改变数学问题。

机制怎样连接起来

把环境拆成操作系统、GPU、内核驱动、用户态 runtime、编译器和工具六栏。找到一个 hipcc 可执行文件，只说明 PATH 能定位编译器；不能由此推出可访问 GPU。反过来，机器里有 AMD 显卡，也不意味着当前系统和驱动组合被 ROCm 支持。

默认先使用现有 Mac 完成 CPU 路径。有可用 Linux AMD 环境时，打开安装页，按具体 GPU、OS 和发行版选择同一套安装步骤；把选择结果和版本写进 env.md。管理员管理的机器直接使用其已有环境，不在学习步骤里升级驱动。latest 页面是滚动资料，不是统一版本锁文件。

四小时中环境排查最多占 75 分钟。下载权限、驱动安装或重启尚未解决时，记录缺少的前置条件并完成剩余 CPU 工作；等待安装的时间不冒充编码产出。后来补齐设备时，可以复用这里保存的测试输入。

CHOOSE ONE EXECUTION PATH

按手头环境推进

CPU 路径可以先完成。额外的 SDK 或设备验证要有自己的运行记录；本单元的四小时不同时要求完成四个分支。安装等待超过本页预算时，留下阻塞条件，继续可做的数学、代码与协议工作。

CPU · 现有机器 · 本单元尚未验收

条件：现有 macOS 或 Linux；C++20 编译器或 Python 3 标准库。无需加速卡。

本分支做什么：完成四个 CPU 测试和六栏环境清单。

保存什么证据：保存自己的源码、输入、实际 stdout/stderr 和退出码；只证明 CPU 逻辑。

教材初始执行状态：not-executed。这不是对你个人学习进度的判断。

SDK · 编译与环境 · 本单元尚未验收

条件：已有兼容 ROCm/HIP 的 Linux 工具链。

本分支做什么：按官方 GPU/OS 选择器制定安装计划；已有安装只记录版本。

保存什么证据：保存实际工具版本与编译命令；仅编译成功不能记成运行通过。

教材初始执行状态：not-executed。这不是对你个人学习进度的判断。

官方 simulator · 本单元尚未验收

条件：只有明确提供并且版本匹配的官方 simulator 才属于此分支。

本分支做什么：本线没有假设一个通用 HIP simulator；本单元用 CPU oracle。

保存什么证据：记录 simulator 名称、版本、输入、日志、退出状态；网页或 CPU 模型不算 simulator。

教材初始执行状态：not-executed。这不是对你个人学习进度的判断。

真实设备 · 本单元尚未验收

条件：用户已有并可使用的兼容设备或实验室环境；本单元不要求购买、租用或提交集群作业。

本分支做什么：确认受支持设备可访问后才记录设备名称；此处不启动计时实验。

保存什么证据：真实设备输出、同步点、设备型号和复现日志单独保存；未执行保持未通过。

教材初始执行状态：not-executed。这不是对你个人学习进度的判断。

READ → BUILD → BREAK → EXPLAIN

四小时，留下一个完整产出

可拆成多个时段。每次停下时保存代码、输入、实际结果和下一步，不用重新读整篇。没有通过当前检查时继续修正，不靠翻页推进。

1. 诊断，不猜配置 · 30 分钟

  1. 在自己选的练习目录运行下方只读诊断。记录 OS/架构和 hipcc 是否存在。
  2. 把输出中机器特有的 GPU 型号与软件版本抄入 env.md；未知就写 unknown。

这一段的产出：env.md 六栏清单

2. 选择安装路径 · 45 分钟

  1. 打开官方安装页，先选择 Linux/Windows 条件和实际 GPU；本路线的 HIP 实验默认兼容 Linux。
  2. 已有合适环境时核对版本；没有设备时写 CPU-only。若要自行安装，把选定页面的步骤另存安装计划，系统变更由自己在明确的目标机器上执行。

这一段的产出：所选官方版本链接与缺失条件

3. 写独立参考实现 · 75 分钟

  1. 新建 oracle.cpp，用 long long 累加本页小整数；入口明确限制单值和长度，避免有符号溢出。
  2. 写三个具名测试，并额外测 [5,-5,0]→0。失败返回非零，不依赖会被 NDEBUG 关闭的 assert。
  3. 下载 28-a 只用于对照树形过程；自己的 oracle 不调用树形函数。

这一段的产出：oracle.cpp 和四例输出

4. 让错误可见 · 60 分钟

  1. 故意把初始总和改成 1，确认空数组测试失败；恢复后再跑。
  2. 创建 results.csv，列为 case,N,expected,actual,backend,exit_code；backend 填 cpu。
  3. 有 HIP 环境才运行版本诊断；不把未运行的设备一栏填 0ms。

这一段的产出：一次受控失败与恢复记录

5. 口述与收尾 · 30 分钟

  1. 解释为何 CPU 基线足够开始下一单元，但不能通过 GPU-C。
  2. 提交本地 env.md、oracle.cpp、results.csv 和一个尚未解决的环境问题。

这一段的产出：基线可复现小包

EXPLICIT ENVIRONMENT / EXPLICIT STATUS

命令与可保存的起点

以下代码按各自环境使用，运行前完成对应步骤并核对版本。编译失败后停止，不运行目录中的旧二进制；每次采集日志使用新的运行目录。设备程序仅运行在你已有且可使用的环境中。

1. 只读环境诊断；可以逐行执行

环境：CPU · 现有机器 · 状态：not-executed。核对官方 API / 工具说明 ↗

bash · 按说明保存到自己的练习目录
uname -srm
command -v clang++
command -v hipcc
command -v hipconfig
2. 仅在命令已存在的 HIP 环境

环境：SDK · 编译与环境 · 状态：not-executed。核对官方 API / 工具说明 ↗

bash · 按说明保存到自己的练习目录
hipcc --version
hipconfig --full
3. 在自己的练习目录编译 oracle.cpp

环境：CPU · 现有机器 · 状态：not-executed。核对官方 API / 工具说明 ↗

bash · 按说明保存到自己的练习目录
clang++ -std=c++20 -Wall -Wextra -Wpedantic -Werror oracle.cpp -o oracle && ./oracle

一个必须能解释的错误

错误情境：看到 hipcc --version 有输出就标记 GPU 已通过。

为什么会错：它没有执行 kernel，也没有验证设备内存分配或数据回读。

怎样修复：将编译器发现、编译、设备运行、性能测量分成不同记录；下一单元再建立最小运行闭环。

EVIDENCE BEFORE ADVANCING

验收与面试追问

  • 四个 CPU 用例有真实输出，故意错误确实使程序非零退出。
  • 安装路径明确到 OS/GPU/发行版，未将多个 latest 页面当成兼容性保证。
  • env.md 能区分本机事实、计划和未知；无设备也有可交付产出。

最后留下这几项

输入和预期、自己的源码或明确标为推演的状态表、实际命令/输出/退出码、一个失败与修复、后端与版本、尚未执行的部分。运行已有教学例子与独立完成修改分别记录。

1. HIP 编译器和 GPU driver 各证明什么？

对照中文要点与英文回答

编译器把 host/device 源码变成相应产物；driver 参与设备访问、内存与提交等底层工作。单个 --version 输出只证明该程序可运行。

A compiler version proves that the compiler is present. It does not prove that a compatible device or driver can execute the program.

2. 空数组为什么先测？

对照中文要点与英文回答

它直接检验单位元和无工作分支，能发现未初始化结果，也让后续实现避免启动 0 个 block。

The empty case checks the identity value and the no-work path. I return zero without launching an empty grid.

3. 四小时内装不好环境怎么办？

对照中文要点与英文回答

记录准确阻塞条件，保留官方链接和诊断，完成 CPU 基线；下一次继续环境工作，不伪造 SDK 通过。

I keep the environment issue explicit and complete the CPU oracle. Device validation remains pending.

这些是依照本单元机制设计的追问，不是公司真题。个人验收仍依据实际代码、测试、测量与口述。

资料与版本核验

  • Install AMD ROCm ↗

    Select operating system, supported GPU and installation method

    核验日期：2026-09-05。核验时安装页标题为 ROCm 10.0.0；实际使用前选择与机器匹配的发行版，并记录安装包版本，不与其他 latest 子项目号直接等同。

  • Using HIPCC ↗

    hipcc --version; hipconfig --full

    核验日期：2026-09-05。HIPCC latest 文档；用 hipcc --version 记录实际编译器，用 hipconfig --full 记录实际工具链。

  • HIP programming model ↗

    Host programming; hierarchical thread model

    核验日期：2026-09-05。核验时 HIP latest 页标题为 7.15.0；以安装工具链的版本选择器和本地头文件为准。

正文、问题和实践设计依据公开资料独立撰写。官方页面的示例输出是资料中的结果，不是本机运行证据。latest 链接可能变化，请在自己的复现说明中保留实际版本。