4.6 GPU计算
到目前为止，我们一直在使用CPU计算。对复杂的神经网络和大规模的数据来说，使用CPU来计算可能不够高效。在本节中，我们将介绍如何使用单块NVIDIA GPU来计算。所以需要确保已经安装好了PyTorch GPU版本。准备工作都完成后，下面就可以通过nvidia-smi命令来查看显卡信息了。
!nvidia-smi # 对Linux/macOS用户有效
输出：
Sun Mar 17 14:59:57 2019
+-----------------------------------------------------------------------------+
| NVIDIA-SMI 390.48 Driver Version: 390.48 |
|-------------------------------+----------------------+----------------------+
| GPU Name Persistence-M| Bus-Id Disp.A | Volatile Uncorr. ECC |
| Fan Temp Perf Pwr:Usage/Cap| Memory-Usage | GPU-Util Compute M. |
|===============================+======================+======================|
| 0 GeForce GTX 1050 Off | 00000000:01:00.0 Off | N/A |
| 20% 36C P5 N/A / 75W | 1223MiB / 2000MiB | 0% Default |
+-------------------------------+----------------------+----------------------+
+-----------------------------------------------------------------------------+
| Processes: GPU Memory |
| GPU PID Type Process name Usage |
|=============================================================================|
| 0 1235 G /usr/lib/xorg/Xorg 434MiB |
| 0 2095 G compiz 163MiB |
| 0 2660 G /opt/teamviewer/tv_bin/TeamViewer 5MiB |
| 0 4166 G /proc/self/exe 416MiB |
| 0 13274 C /home/tss/anaconda3/bin/python 191MiB |
+-----------------------------------------------------------------------------+
可以看到我这里只有一块GTX 1050，显存一共只有2000M（太惨了😭）。
4.6.1 计算设备
PyTorch可以指定用来存储和计算的设备，如使用内存的CPU或者使用显存的GPU。默认情况下，PyTorch会将数据创建在内存，然后利用CPU来计算。
用torch.cuda.is_available()查看GPU是否可用:
import torch
from torch import nn
torch.cuda.is_available() # 输出 True
查看GPU数量：
torch.cuda.device_count() # 输出 1
查看当前GPU索引号，索引号从0开始：
torch.cuda.current_device() # 输出 0
根据索引号查看GPU名字:
torch.cuda.get_device_name(0) # 输出 'GeForce GTX 1050'
4.6.2 Tensor的GPU计算
默认情况下，Tensor会被存在内存上。因此，之前我们每次打印Tensor的时候看不到GPU相关标识。
x = torch.tensor([1, 2, 3])
x
输出：
tensor([1, 2, 3])
使用.cuda()可以将CPU上的Tensor转换（复制）到GPU上。如果有多块GPU，我们用.cuda(i)来表示第 <nobr aria-hidden="true" style="-webkit-font-smoothing: antialiased; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); text-size-adjust: none; box-sizing: border-box; transition: none 0s ease 0s; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; vertical-align: 0px; line-height: normal; text-decoration: none; white-space: nowrap !important;">i</nobr><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><annotation encoding="application/x-tex">i</annotation></semantics></math>i 块GPU及相应的显存（<nobr aria-hidden="true" style="-webkit-font-smoothing: antialiased; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); text-size-adjust: none; box-sizing: border-box; transition: none 0s ease 0s; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; vertical-align: 0px; line-height: normal; text-decoration: none; white-space: nowrap !important;">i</nobr><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><annotation encoding="application/x-tex">i</annotation></semantics></math>i从0开始）且cuda(0)和cuda()等价。
x = x.cuda(0)
x
输出：
tensor([1, 2, 3], device='cuda:0')
我们可以通过Tensor的device属性来查看该Tensor所在的设备。
x.device
输出：
device(type='cuda', index=0)
我们可以直接在创建的时候就指定设备。
device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu')
x = torch.tensor([1, 2, 3], device=device)
# or
x = torch.tensor([1, 2, 3]).to(device)
x
输出：
tensor([1, 2, 3], device='cuda:0')
如果对在GPU上的数据进行运算，那么结果还是存放在GPU上。
y = x**2
y
输出：
tensor([1, 4, 9], device='cuda:0')
需要注意的是，存储在不同位置中的数据是不可以直接进行计算的。即存放在CPU上的数据不可以直接与存放在GPU上的数据进行运算，位于不同GPU上的数据也是不能直接进行计算的。
z = y + x.cpu()
会报错:
RuntimeError: Expected object of type torch.cuda.LongTensor but found type torch.LongTensor for argument #3 'other'
4.6.3 模型的GPU计算
同Tensor类似，PyTorch模型也可以通过.cuda转换到GPU上。我们可以通过检查模型的参数的device属性来查看存放模型的设备。
net = nn.Linear(3, 1)
list(net.parameters())[0].device
输出：
device(type='cpu')
可见模型在CPU上，将其转换到GPU上:
net.cuda()
list(net.parameters())[0].device
输出：
device(type='cuda', index=0)
同样的，我么需要保证模型输入的Tensor和模型都在同一设备上，否则会报错。
x = torch.rand(2,3).cuda()
net(x)
输出：
tensor([[-0.5800],
[-0.2995]], device='cuda:0', grad_fn=<ThAddmmBackward>)
小结
- PyTorch可以指定用来存储和计算的设备，如使用内存的CPU或者使用显存的GPU。在默认情况下，PyTorch会将数据创建在内存，然后利用CPU来计算。
- PyTorch要求计算的所有输入数据都在内存或同一块显卡的显存上。
注：本节与原书此节有一些不同，原书传送门
