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parallel.gpu.RandStream

GPU 上的随机数流

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说明

使用 parallel.gpu.RandStream 控制全局 GPU 随机数流，并在 GPU 上创建多个独立的流。当您在 GPU 上生成随机数时，这些数字是从 GPU 随机数流中提取的。此流与 CPU 上的客户端 MATLAB® 会话的随机流不同。

要在 GPU 上创建随机数，请使用随机数生成函数 rand、randi 和 randn。如果您使用 GPU 随机数流，则结果将以 gpuArray 返回。默认情况下，这些函数从全局 GPU 随机数流中提取数字。要使用不同的流，请按照 对象函数 中描述的语法进行操作。

创建对象

使用以下语法创建单个 parallel.gpu.RandStream 对象。如果想要同时创建多个独立流，请使用 parallel.gpu.RandStream.create 函数。

语法

s = parallel.gpu.RandStream(gentype)
s = parallel.gpu.RandStream(gentype,Name=Value)

描述

s = parallel.gpu.RandStream(gentype) 创建一个使用 gentype 指定的均匀伪随机数生成器算法的随机数流。

示例

s = parallel.gpu.RandStream(gentype,Name=Value) 使用一个或多个名称-值参量来指定选项，此外还使用生成器算法参量。例如，要根据当前时间为随机数生成器提供种子，请将 Seed 设置为 "shuffle"。

示例

输入参量

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随机数生成器算法，指定为 GPU 上支持的以下三种随机数生成器算法之一。

关键字生成器多流和子流支持高精度近似周期
"Threefry" 或 "Threefry4x64_20"执行 20 轮的 Threefry 4x64 生成器是2514（2256 个长度为 2258 的流）
"Philox" 或 "Philox4x32_10"执行 10 轮的 Philox 4x32 生成器是2193（264 条长度为 2129 的流）
"CombRecursive" 或 "mrg32k3a"组合多重递归生成器是2191（263 条长度为 2127 的流）

有关在 GPU 和 CPU 上生成随机数的差异的更多信息，请参阅 GPU 上的随机数流。

此参量设置 Type 属性。

示例: s = parallel.gpu.RandStream("Philox")

名称-值参数

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将可选参量对指定为 Name1=Value1,...,NameN=ValueN，其中 Name 是参量名称，Value 是相应的值。名称-值参量必须出现在其他参量之后，但对的顺序并不重要。

示例: s = parallel.gpu.RandStream("Philox",Seed="shuffle")

随机数种子，指定为非负整数或 "shuffle"。种子指定了算法生成随机数的起点。当您想要可重现的结果时，请将 Seed 指定为整数。将 Seed 指定为 "shuffle" 会根据当前时间为生成器设定种子。

此参量设置 Seed 属性。

使用 randn 函数生成正态分布随机数时使用的正常转换算法，指定为 "BoxMuller" 或 "Inversion"。

当 gentype 为 "Threefry" 或 "Philox" 时，默认值为 "BoxMuller"。当 gentype 为 "CombRecursive" 时，默认值为 "Inversion"。

"BoxMuller" 选项仅支持 "Threefry" 和 "Philox" 生成器类型。

此参量设置 NormalTransform 属性。

当前流的流索引，指定为正整数。流索引用于在使用 parallel.gpu.RandStream.create 函数同时创建多个流时，识别每个流。

此参量设置 StreamIndex 属性。

随机数流的当前状态，指定为向量。内部状态决定了随机数流产生的随机数序列。该状态向量的大小取决于所选择的生成器。

使用 State 属性保存和恢复生成器的内部状态允许您重现一系列随机数。指定状态时，请使用之前从 parallel.gpu.RandStream 对象读取的值。或者，您可以使用 reset 将流返回可预测的状态，而无需事先从 State 属性中读取。

此参量设置 State 属性。

属性

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在对象创建后，此属性为只读属性。要设置此属性，请在创建流时使用 gentype 参量。

指定为 'Threefry4x64_20'、'Philox4x32_10' 或 'mrg32k3a' 的流使用的生成器算法。

数据类型: char

要设置此属性，请在创建流时使用 Seed 参量，或使用 reset 函数。

随机数种子，指定为非负整数。种子指定了算法生成随机数的起点。当您想要可重现的结果时，请将 Seed 指定为整数。

使用 randn 函数生成正态分布随机数时使用的正常转换算法，指定为 'BoxMuller' 或 'Inversion'。

当 gentype 为 "Threefry" 或 "Philox" 时，默认值为 'BoxMuller'。当 gentype 为 "CombRecursive" 时，默认值为 'Inversion'。

'BoxMuller' 选项仅支持 "Threefry" 和 "Philox" 生成器类型。

数据类型: char

在对象创建后，此属性为只读属性。

创建当前流所在组中的流数，以正整数表示。使用函数 parallel.gpu.RandStream.create 一次创建多个流。

当前流的流索引，指定为正整数。流索引用于在使用 parallel.gpu.RandStream.create 函数同时创建多个流时，识别每个流。

随机数流的当前状态，指定为向量。内部状态决定随机数流 s 产生的随机数序列。该状态向量的大小取决于所选择的生成器。

使用 State 属性保存和恢复生成器的内部状态允许您重现一系列随机数。指定状态时，请使用之前从 parallel.gpu.RandStream 对象读取的值。或者，您可以使用 reset 将流返回可预测的状态，而无需事先从 State 属性中读取。

此 属性 为只读。

对偶值，表示为 0 (false)。此属性指示 S 是否生成对立伪随机值，即从 1 中减去通常值以获得均匀值。

此属性始终为 0。该流不会产生对立的值。

数据类型: logical

此 属性 为只读。

全精度生成，表示为 1 (true)。此属性指示随机数流是否使用全精度生成值。使用两个随机数来确保双精度数的所有位都已设置。

此属性始终为 1。

数据类型: logical

对象函数

parallel.gpu.RandStream.create在 GPU 上创建独立的随机数流
parallel.gpu.RandStream.list列出 GPU 上的随机数生成算法
parallel.gpu.RandStream.getGlobalStream获取当前全局 GPU 随机数流
parallel.gpu.RandStream.setGlobalStream设置 GPU 全局随机数流
reset (RandStream)重置随机数流

默认情况下，当您使用随机数生成函数（例如 rand）在 GPU 上创建随机数时，随机数是从 GPU 上的全局随机数流中提取的。要指定不同的流，请创建一个 parallel.gpu.RandStream 对象并将其作为第一个输入参量传递。例如，使用 Philox 4x32 生成器算法创建一个 4×1 的随机数向量。

s = parallel.gpu.RandStream("Philox");
r = rand(s,4,1);

这些函数接受 parallel.gpu.RandStream 对象并在 GPU 上生成随机数：

rand均匀分布的随机数

支持的语法，其中 s 是 parallel.gpu.RandStream 对象：

X = rand(s)
X = rand(s,n)
X = rand(s,sz1,...,szN)
X = rand(s,sz)
X = rand(s,typename)
有关其他输入参量的详细信息，请参阅 rand、randi 和 randn。

randi均匀分布的伪随机整数
randn正态分布的随机数
randperm整数的随机排列

支持的语法，其中 s 是 parallel.gpu.RandStream 对象：

p = randperm(s,n)
p = randperm(s,n,k)
有关其他输入参量的详细信息，请参阅 randperm。

示例

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您可以更改 GPU 上的全局随机数流。首先，定义要设置为新全局流的随机数流。

newStr = parallel.gpu.RandStream("Philox")
newStr =

Philox4x32_10 random stream on the GPU
             Seed: 0
  NormalTransform: BoxMuller

接下来，将这个新流设置为全局流。

parallel.gpu.RandStream.setGlobalStream(newStr);

检查 newStr 是否为当前全局流。

newStr
newStr =

Philox4x32_10 random stream on the GPU (current global stream)
             Seed: 0
  NormalTransform: BoxMuller

在 GPU 上，函数 rand、randi 和 randn 现在使用 "Philox" 生成器算法从新的全局流中提取随机数。

如果您的应用程序需要在 GPU 和 CPU 上生成相同的随机数，则可以设置流以匹配。在 GPU 和 CPU 上创建匹配的流，并在每种情况下将它们设置为全局流。

stCPU = RandStream("Threefry",Seed=0,NormalTransform="Inversion");
stGPU = parallel.gpu.RandStream("Threefry",Seed=0,NormalTransform="Inversion");

只有 Inversion 正态变换算法在 GPU 和 CPU 上均可用。

将这些流分别设置为 CPU 和 GPU 上的全局流。

RandStream.setGlobalStream(stCPU);
parallel.gpu.RandStream.setGlobalStream(stGPU);

现在调用 rand 和 randn 会在 GPU 和客户端 MATLAB 会话上产生相同的数字集。

rC = rand(1,8)
rG = rand(1,8,"gpuArray")

rC =
    0.1726    0.9207    0.8108    0.7169    0.8697    0.7920    0.4159    0.6503

rG =
    0.1726    0.9207    0.8108    0.7169    0.8697    0.7920    0.4159    0.6503

rnC = randn(1,8)
rnG = randn(1,8,"gpuArray")

rnC =
    -0.9438    1.4095    0.8807    0.5736    1.1250    0.8133   -0.2124    0.3862

rnG =
    -0.9438    1.4095    0.8807    0.5736    1.1250    0.8133   -0.2124    0.3862

扩展功能

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版本历史记录

在 R2011b 中推出

另请参阅

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