你是否曾經(jīng)嘗試過運(yùn)行復(fù)雜的計(jì)算，卻發(fā)現(xiàn)它需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，并且拖慢了你的進(jìn)程？

有很多方法可以解決這個(gè)問題，例如使用 web worker 或后臺(tái)線程。GPU 減輕了 CPU 的處理負(fù)荷，給了 CPU 更多的空間來處理其他進(jìn)程。同時(shí)，web worker 仍然運(yùn)行在 CPU 上，但是運(yùn)行在不同的線程上。

在該初學(xué)者指南中，我們將演示如何使用GPU.js執(zhí)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算并提高 JavaScript 應(yīng)用的性能。

什么是 GPU.js？

GPU.js 是一個(gè)針對(duì) Web 和 Node.js 構(gòu)建的 JavaScript 加速庫(kù)，用于在圖形處理單元（GPGPU）上進(jìn)行通用編程，它使你可以將復(fù)雜且耗時(shí)的計(jì)算移交給 GPU 而不是 CPU，以實(shí)現(xiàn)更快的計(jì)算和操作。還有一個(gè)備用選項(xiàng)：在系統(tǒng)上沒有 GPU 的情況下，這些功能仍將在常規(guī) JavaScript 引擎上運(yùn)行。

當(dāng)你要執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算時(shí)，實(shí)質(zhì)上是將這種負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移給系統(tǒng)的 GPU 而不是 CPU，從而增加了處理速度和時(shí)間。

高性能計(jì)算是使用 GPU.js 的主要優(yōu)勢(shì)之一。如果你想在瀏覽器中進(jìn)行并行計(jì)算，而不了解 WebGL，那么 GPU.js 是一個(gè)適合你的庫(kù)。

為什么要使用 GPU.js

為什么要使用 GPU 執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算的原因不勝枚舉，有太多的原因無法在一篇文章中探討。以下是使用 GPU 的一些最值得注意的好處。

• GPU 可用于執(zhí)行大規(guī)模并行 GPGPU 計(jì)算。這是需要異步完成的計(jì)算類型
• 當(dāng)系統(tǒng)中沒有 GPU 時(shí)，它會(huì)優(yōu)雅地退回到 JavaScript
• GPU 當(dāng)前在瀏覽器和 Node.js 上運(yùn)行，非常適合通過大量計(jì)算來加速網(wǎng)站
• GPU.js 是在考慮 JavaScript 的情況下構(gòu)建的，因此這些功能均使用合法的 JavaScript 語法
  

如果你認(rèn)為你的處理器可以勝任，你不需要 GPU.js，看看下面這個(gè) GPU 和 CPU 運(yùn)行計(jì)算的結(jié)果。

如你所見，GPU 比 CPU 快 22.97 倍。

GPU.js 的工作方式

考慮到這種速度水平，JavaScript 生態(tài)系統(tǒng)仿佛得到了一個(gè)可以乘坐的火箭。GPU 可以幫助網(wǎng)站更快地加載，特別是必須在首頁上執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算的網(wǎng)站。你不再需要擔(dān)心使用后臺(tái)線程和加載器，因?yàn)?GPU 運(yùn)行計(jì)算的速度是普通 CPU 的 22.97 倍。

gpu.createKernel 方法創(chuàng)建了一個(gè)從 JavaScript 函數(shù)移植過來的 GPU 加速內(nèi)核。

與 GPU 并行運(yùn)行內(nèi)核函數(shù)會(huì)導(dǎo)致更快的計(jì)算速度——快 1-15 倍，這取決于你的硬件。

GPU.js 入門

為了展示如何使用 GPU.js 更快地計(jì)算復(fù)雜的計(jì)算，讓我們快速啟動(dòng)一個(gè)實(shí)際的演示。

安裝

sudo apt install mesa-common-dev libxi-dev // using Linux

npm

npm install gpu.js --save
// OR
yarn add gpu.js

在你的 Node 項(xiàng)目中要導(dǎo)入 GPU.js。

import { GPU } from ('gpu.js')

// OR
const { GPU } = require('gpu.js')

const gpu = new GPU();

乘法演示

在下面的示例中，計(jì)算是在 GPU 上并行完成的。

首先，生成大量數(shù)據(jù)。

const getArrayValues = () => {

 // 在此處創(chuàng)建2D arrary
 const values = [[], []]

 // 將值插入第一個(gè)數(shù)組
 for (let y = 0; y < 600; y++){
  values[0].push([])
  values[1].push([])

  // 將值插入第二個(gè)數(shù)組
  for (let x = 0; x < 600; x++){
   values\[0\][y].push(Math.random())
   values\[1\][y].push(Math.random())
  }
 }

 // 返回填充數(shù)組
 return values
}

創(chuàng)建內(nèi)核（運(yùn)行在 GPU 上的函數(shù)的另一個(gè)詞）。

const gpu = new GPU();

// 使用 `createKernel()` 方法將數(shù)組相乘
const multiplyLargeValues = gpu
 .createKernel(function(a, b) {
  let sum = 0;
  for (let i = 0; i < 600; i++) {
   sum +=
    aaaaaaaaaaaaaaaa\[this.thread.yyyyyyyyyyyyyyyy\][
     i
    ] *
    bbbbbbbbbbbbbbbb\[iiiiiiiiiiiiiiii\][this.thread.x];
  }
  return sum;
 })
 .setOutput([600, 600]);

使用矩陣作為參數(shù)調(diào)用內(nèi)核。

const largeArray = getArrayValues();
const out = multiplyLargeValues(
 largeArray[0],
 largeArray[1]
);

輸出

console.log(out\[y\][x]) // 將元素記錄在數(shù)組的第x行和第y列
console.log(out\[10\][12]) // 記錄輸出數(shù)組第10行和第12列的元素

運(yùn)行 GPU 基準(zhǔn)測(cè)試

你可以按照GitHub上指定的步驟運(yùn)行基準(zhǔn)測(cè)試

npm install @gpujs/benchmark

const benchmark = require('@gpujs/benchmark')

const benchmarks = benchmark.benchmark(options);

options 對(duì)象包含可以傳遞給基準(zhǔn)的各種配置。

前往 GPU.js 官方網(wǎng)站查看完整的計(jì)算基準(zhǔn)，這將幫助你了解使用 GPU.js 進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算可以獲得多少速度。

結(jié)束

在本教程中，我們?cè)敿?xì)探討了 GPU.js，分析了它的工作原理，并演示了如何進(jìn)行并行計(jì)算。我們還演示了如何在你的 Node.js 應(yīng)用中設(shè)置 GPU.js。

以上就是如何使用gpu.js改善JavaScript的性能的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于改善JavaScript性能的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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