windows系统下CUDA与cuDNN详细安装教程

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玩AI都绕不过N卡（即Nvidia显卡），N卡生态圈的AI应用又离不开CUDA和cuDNN，如果你经常使用本站打包的一键包软件，而又经常出现各种缺少cuda驱动和组件报错提示，不妨看看本篇教程，新手小白在使用AI应用前，也可以跟着操作，把运行软件前必要的环境都配置好，这样也能避免后期出现各种错误。文中有些专业术语了解下就行了，只需要知道怎么安装CUDA和cuDNN就可以了。

写在前面：
在深度学习中，我们常常要对图像数据进行处理和计算，而处理器CPU因为需要处理的事情多，并不能满足我们对图像处理和计算速度的要求，显卡GPU就是来帮助CPU来解决这个问题的，GPU特别擅长处理图像数据，而CUDA（Compute Unified Device Architecture），是显卡厂商NVIDIA推出的运算平台。CUDA™是一种由NVIDIA推出的通用并行计算架构，该架构使GPU能够解决复杂的计算问题。它包含了CUDA指令集架构（ISA）以及GPU内部的并行计算引擎，安装cuda之后，可以加快GPU的运算和处理速度。


什么是显卡？
显卡（Video card，Graphics card）全称显示接口卡，又称显示适配器，是计算机最基本配置、最重要的配件之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，是电脑进行数模信号转换的设备，承担输出显示图形的任务。显卡接在电脑主板上，它将电脑的数字信号转换成模拟信号让显示器显示出来，同时显卡还是有图像处理能力，可协助CPU工作，提高整体的运行速度。对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。民用和军用显卡图形芯片供应商主要包括AMD(超微半导体)和Nvidia(英伟达)2家。现在的top500计算机，都包含显卡计算核心。在科学计算中，显卡被称为显示加速卡。


什么是显存？
也被叫做帧缓存，它的作用是用来存储显卡芯片处理过或者即将提取的渲染数据。如同计算机的内存一样，显存是用来存储要处理的图形信息的部件。


显卡、显卡驱动、CUDA之间的关系
显卡：（GPU），主流是NVIDIA的GPU，因为深度学习本身需要大量计算。GPU的并行计算能力，在过去几年里恰当地满足了深度学习的需求。AMD的GPU基本没有什么支持，可以不用考虑。

驱动：没有显卡驱动，就不能识别GPU硬件，不能调用其计算资源。但是呢，NVIDIA在Linux上的驱动安装特别麻烦，尤其对于新手简直就是噩梦。得屏蔽第三方显卡驱动。下面会给出教程。

CUDA：是显卡厂商NVIDIA推出的只能用于自家GPU的并行计算框架。只有安装这个框架才能够进行复杂的并行计算。主流的深度学习框架也都是基于CUDA进行GPU并行加速的，几乎无一例外。还有一个叫做cudnn，是针对深度卷积神经网络的加速库。

显卡驱动与cuda的关系：NVIDIA的显卡驱动器与CUDA并不是一一对应的，CUDA本质上只是一个工具包而已，所以我可以在同一个设备上安装很多个不同版本的CUDA工具包，比如可以同时安装 CUDA 9.0、CUDA 9.2、CUDA 10.0三个版本。一般情况下，我只需要安装最新版本的显卡驱动，然后根据自己的选择选择不同CUDA工具包就可以了，但是由于使用离线的CUDA总是会捆绑CUDA和驱动程序，所以在使用多个CUDA的时候就不要选择离线安装的CUDA了，否则每次都会安装不同的显卡驱动，这不太好，我们直接安装一个最新版的显卡驱动，然后在线安装不同版本的CUDA即可。


为什么GPU特别擅长处理图像数据呢？

这是因为图像上的每一个像素点都有被处理的需要，而且每个像素点处理的过程和方式都十分相似，GPU就是用很多简单的计算单元去完成大量的计算任务，类似于纯粹的人海战术。GPU不仅可以在图像处理领域大显身手，它还被用来科学计算、密码破解、数值分析，海量数据处理（排序，Map-Reduce等），金融分析等需要大规模并行计算的领域。


查看自己自己的显卡支持的CUDA版本？


点击开始菜单，运行，输入cmd，然后黑色窗口输入 nvidia-smi 则可显示的CUDA Version当前驱动的最高支持版本，因为CUDA是向下兼容的，所以最高支持版本以下的CUDA版本都是支持的，如图，nvidia-smi显示最高版本支持为12.4，那12.4以及12.4一下的版本都是支持的。




下载与安装CUDA
第一步：到官网下载CUDA安装包，前面我们已经查看到了电脑GPU显卡所支持的CUDA版本为<=12.4,下载地址：https://developer.nvidia.com/cuda-toolkit-archive



第二步：下载完后，双击

extraction path可以不用修改，默认路径即可。cuda安装完成后，该路径下的文件就自动删除了。



一切正常，检查系统兼容性。



第三步：同意并继续后，选择自定义安装



第四步：安装组件，全部勾选，点击下一步



第五步：选择安装位置，这里建议默认安装，也可手动安装，但是要记得自己安装的位置，因为后面需要配置系统环境变量



第六步：开始准备安装，等待安装完成，这需要等待一段时间



安装完成界面如下，点击下一步，就安装完成了


查看是CUDA是否安装成功

配置完系统环境变量之后，我们就可以查看CUDA是否安装成功以及环境变量配置情况

查看安装版本：Win + R 打开cmd ，输入命令：nvcc --version，最后一行返回CUDA版本号，则代表安装成功。



在CUDA安装完之后，如果想要学习深度学习中的神经网络的话，则额外下载安装cuDNN，可帮助我们加快神经网络的运算，cuDNN是一个常见的神经网络层加速库文件，能够很大程度把加载到显卡上的网络层数据进行优化计算，而CUDA就像一个很粗重的加速库，其主要依靠的是显卡。cuDNN需要在有CUDA的基础上进行，可以在CUDA基础上加速2倍以上。

下载安装之前，这里再简要介绍几个关键概念

NVIDIA的显卡驱动器与CUDA

NVIDIA的显卡驱动程序和CUDA完全是两个不同的概念，CUDA是NVIDIA推出的用于自家GPU的并行计算框架，也就是说CUDA只能在NVIDIA的GPU上运行，而且只有当要解决的计算问题是可以大量并行计算的时候才能发挥CUDA的作用。

NVIDIA显卡驱动和CUDA工具包本身是不具有捆绑关系的，也不是一一对应的关系，CUDA本质上只是一个工具包而已，所以我可以在同一个设备上安装很多个不同版本的CUDA工具包，一般情况下，我只需要安装最新版本的显卡驱动，然后根据自己的选择选择不同CUDA工具包就可以了。

CUDA和cuDNN关系

CUDA看作是一个工作台，上面配有很多工具，如锤子、螺丝刀等。cuDNN是基于CUDA的深度学习GPU加速库，有了它才能在GPU上完成深度学习的计算。它就相当于工作的工具，比如它就是个扳手。但是CUDA这个工作台买来的时候，并没有送扳手。想要在CUDA上运行深度神经网络，就要安装cuDNN，就像你想要拧个螺帽就要把扳手买回来。这样才能使GPU进行深度神经网络的工作，工作速度相较CPU快很多。



注意：cuDNN是一个SDK，是一个专门用于神经网络的加速包，它跟我们的CUDA没有一一对应的关系，即每一个版本的CUDA可能有好几个版本的cuDNN与之对应，但一般有一个最新版本的cuDNN版本与CUDA对应更好。


cuDNN的下载与安装


第一步：官网下载cuDNN的安装包，9.X地址：https://developer.nvidia.com/cudnn-downloads 8.X地址：https://developer.nvidia.com/rdp/cudnn-archive，这里需要你注册一个账号，按照要求注册完就可以下载安装包了，这里我的CUDA安装的是11.3版本的，我就安装与我CUDA对应的cuDNN了。





第二步：下载好安装包后，利用解压软件解压出来




第三步：复制粘贴 bin、include、lib三个文件到CUDA的安装目录进行覆盖替换



cuDNN到此安装成功！



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