金子邦彦研究室インストールWindows の種々のソフトウェア(インストール)NVIDIA ドライバ,NVIDIA CUDA ツールキット 11.5.2,NVIDIA cuDNN v8.3.3 のインストールと動作確認(Windows 上)

NVIDIA ドライバ,NVIDIA CUDA ツールキット 11.5.2,NVIDIA cuDNN v8.3.3 のインストールと動作確認(Windows 上)

Windows での,NVIDIA ドライバ,NVIDIA CUDA ツールキット 11.5.2,NVIDIA cuDNN v8.3.3 のインストール,nvcc の使用例をスクリーンショット等で説明する.

このページでは,TensorFlow 2.8 の運用を想定している.TensorFlow の他のバージョンでも同様の手順になる(TensorFlow のインストールは別ページ »で説明).

目次

  1. Build Tools for Visual Studio 2019 (ビルドツール for Visual Studio 2019)のインストール
  2. NVIDIA ドライバ,NVIDIA CUDA ツールキット 11.5.2 のインストール
  3. NVIDIA cuDNN v8.3.3 のインストール
  4. nvcc を動かしてみる(Build Tools for Visual Studio を利用)

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GPU

GPUは,グラフィックス・プロセッシング・ユニット(Graphics Processing Unit)の略である.3次元コンピュータグラフィックスや3次元ゲーム,動画編集,仮想通貨のマイニング,科学計算,ディープラーニングなど,並列処理が必要な幅広い分野で活用されている..

NVIDIA CUDA ツールキット

NVIDIA CUDA ツールキット は,NVIDIA社が提供する GPU 用のツールキットである.GPU を用いた演算のプログラム作成や動作のための各種機能を備えている.ディープラーニングでも利用されている.

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NVIDIA CUDA ツールキットのインストール時の注意点

NVIDIA CUDA ツールキットの動作に必要なもの

Windows でインストールするときの注意点

NVIDIA cuDNN

NVIDIA cuDNN は, NVIDIA CUDA ツールキット上で動作するディープラーニング・ライブラリである. 畳み込みニューラルネットワークや リカレントニューラルネットワークなど,さまざまなディープラーニングで利用されている.

Windows で,NVIDIA cuDNN の利用時に 「Could not locate zlibwapi.dll. Please make sure it is in your library path!」と表示されるときは, ZLIB DLL をインストールすること.

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NVIDIA cuDNN のインストール時の注意点

NVIDIA cuDNN の動作に必要なもの

NVIDIA ドライバ

NVIDIA ドライバは,NVIDIA 社製の GPU を動作させるのに必要なドライバである.次の NVIDIA の公式サイトからダウンロードできる.ダウンロードのときは,使用しているオペレーティングシステムとGPUに適したものを選ぶこと.

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NVIDIA ドライバのダウンロードの公式ページ: https://www.nvidia.co.jp/Download/index.aspx?lang=jp

TensorFlow GPU 版

Tensorflowは,Google 社によりリリースされた強力な機械学習フレームワークである.Python,C/C++ 言語から利用することができ,CPU,GPU,TPU 上で動作する.TensorFlow の特徴の一つは,「データフローグラフ」という概念である.データフローグラフは,データの流れを定めるもので,グラフ内の節点はオペレーション(演算)であり,エッジは節点間を流れるデータ(テンソル)を表す.ここでいう「オペレーション(演算)」は,TensorFlow が提供する様々な処理の単位である.TensorFlow を使うことで,機械学習のアプリケーションをより簡単に作成することができるようになる.TensorFlow は,音声,画像、テキスト,ビデオなど,様々なタイプのデータを利用できる.TensorFlow は,2015年11月に最初のバージョンがリリースされた.

TensorFlow GPU 版の動作に必要なもの(2023年4月時点)

古いバージョンである2.4.4 あるいはそれ以前のバージョン のTensorFlow を使う場合は, 最新NVIDIA cuDNNを使わないこと. 詳しくは,別ページ »で説明

Build Tools for Visual Studio 2019

Build Tools for Visual Studio 2019(ビルドツール for Visual Studio 2019)は,Windows で動くMicrosoft の C++ コンパイラーである.

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Build Tools for Visual Studio 2019 (ビルドツール for Visual Studio 2019)のインストール

Build Tools for Visual Studio 2019 は,Windows で動くMicrosoft の C++ コンパイラーである.

Visual Studio を使う予定がある場合

Windows での Visual Studio Community 2019 のインストール: 別ページ »で説明している.

Visual Studio Community 2019 に, Build Tools for Visual Studio 2019の機能が含まれている.

Visual Studio を使う予定がない場合

Build Tools for Visual Studio 2019 のインストールを行う.

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NVIDIA ドライバ,NVIDIA CUDA ツールキット 11.5.2 のインストール

NVIDIA ドライバのインストール(Windows 上)

NVIDIA ドライバは、NVIDIA 社製の GPU(グラフィックス・プロセッシング・ユニット)を動作させるためにも必要なソフトウェアである.

  1. NVIDIA グラフィックス・ボードの種類を調べる

    Windows で,NVIDIA グラフィックス・ボードの種類を調べたいときは, hwinfo (URL: https://www.hwinfo.com) を使って調べることができる.

  2. 最新NVIDIA ドライバのインストール

    NVIDIA ドライバは,以下の NVIDIA 公式サイトからダウンロードできる.ダウンロードのときに,使用しているグラフィックス・ボードとオペレーティングシステムを選ぶ.

    https://www.nvidia.co.jp/Download/index.aspx?lang=jp

    サイト内の関連ページ

    NVIDIA の公式サイトから最新の NVIDIA ドライバをダウンロードしてインストールすることとは別に,NVIDIA CUDA ツールキットに同封されている NVIDIA ドライバをインストールすることもできる.

NVIDIA CUDA ツールキット 11.5.2 のインストール(Windows 上)

NVIDIA CUDA ツールキット は,NVIDIA社が提供する GPU 用のツールキットである.GPU を用いた演算のプログラム作成や動作のための各種機能を備えている.ディープラーニングでも利用されている.

NVIDIA CUDA ツールキットのインストール時の注意点

インストール手順

  1. NVIDIA CUDA ツールキットのアーカイブのページを開く

    https://developer.nvidia.com/cuda-toolkit-archive

  2. NVIDIA CUDA ツールキットのバージョンを選ぶ

    ここでは,NVIDIA CUDA ツールキット11.5 系列の最新版を選んでいる.

    [image]
  3. Windows」,「10」,「exe [local]」を選ぶ.

    Windows 11 のときは,「11」を選んでください.

    [image]
  4. Base Installer」の右横の「Download」をクリックして,.exe ファイルをダウンロード

    [image]
  5. exe ファイルのダウンロードが始まる

    [image]
  6. ダウンロードした .exe ファイルを実行する.

    [image]
  7. 展開(解凍)先ディレクトリ(フォルダ)の指定.

    既定(デフォルト)のままでよい.「OK」をクリック.

    [image]
  8. 展開(解凍)が自動で行われるので,しばらく待つ.

    [image]
  9. ライセンス条項の確認

    [image]
  10. インストールオプションは,「カスタム(詳細)」を選び,「次へ」をクリック.

    [image]
  11. コンポーネントを確認する.

    CUDA」にチェックする.その他は,必要なものがあればチェックする.「次へ」をクリック.

    このとき,NVIDIA ドライバを選択することもできる(NVIDIA ドライバが未インストールであれば,インストールする).

    このとき,処理に時間がかかる場合がある.処理が終わるのを待つ.

    [image]

    複数の版の NVIDIA CUDA ツールキットをインストールする場合には,古い版のNVIDIA CUDA ツールキットをインストールするときに「CUDA」だけを選ぶようにする.

  12. インストール場所の選択は,既定(デフォルト)のままでよい.「次へ」をクリック.

    [image]
  13. Visual Studio Integration について表示された場合

    表示されなくても問題はない.

    [image]

    表示された場合には,次のように判断する.

  14. このとき,Windows セキュリティの画面が開くことがある.開いた場合には,「インストール」をクリック.
  15. インストールが始まるので,確認する.

    [image]
  16. このとき,グラフィックス・カードのドライバのインストールについての画面が表示される場合がある.「インストール」をクリックして,インストールを続行する.
  17. Visual Studio がインストール済みのときは,Nsight Visual Studio がインストールされたことが確認できる.確認したら「次へ」をクリック.

    [image]

    Visual Studio をインストールしていないときは,Nsight for Visual Studio はインストールされない.

  18. インストール終了の確認.「閉じる」をクリック.

    ※ 「コンピュータを再起動してください」と表示される場合がある.そのときは,再起動する.

  19. GeForce Experience が自動で開く場合がある
  20. NVIDIA CUDA ツールキットのインストールが終わったら,ユーザ環境変数 TEMP の設定を行う.

    Windowsユーザ名が日本語のとき,nvcc がうまく動作しないエラーを回避するためである.

    ユーザ環境変数 TEMP に「C:\TEMP」を設定するために, コマンドプロンプトで,次のコマンドを実行する.

    mkdir C:\TEMP
    powershell -command "[System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"TEMP\", \"C:\TEMP\", \"User\")"
    

インストール後の環境変数の確認

Windowsシステム環境変数自動で設定される

nvcc の動作確認

nvcc にパスが通っていることを確認する

Windowsコマンドプロンプトを開き,次のコマンドを実行する. エラーメッセージが出ないことを確認.

where nvcc

[image]

NVIDIA cuDNN v8.3.3 のインストール

NVIDIA cuDNN のインストール(Windows 上)

インストールの概要

Windows では,基本,NVIDIA cuDNN のインストールは,次の手順になる.

  1. zip ファイルの展開(解凍)

    Windows での展開(解凍)に便利な 7-Zip: 別ページ »で説明

  2. NVIDIA cuDNN に,パスを通す

    zip ファイルを展開したら,展開先の下の bin にパスを通す

  3. システム環境変数 CUDNN_PATH の設定.

    システム環境変数 CUDNN_PATH の設定のため, Windows で,コマンドプロンプト管理者として実行

    コマンドプロンプトを管理者として実行: 別ページ »で説明

  4. 次のコマンドを実行
    powershell -command "[System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"CUDNN_PATH\", \"C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.5\", \"Machine\")"
    
  5. NVIDIA cuDNN に,パスが通っていることの確認.

    パスが通っていることの確認のため, コマンドプロンプトを開き,次のコマンドを実行する.エラーメッセージが出ないことを確認.

    where cudnn64_8.dll
    

ダウンロードとインストールの手順

  1. ZLIB DLL のダウンロードとインストール

    Windows で,コマンドプロンプト管理者として実行

    コマンドプロンプトを管理者として実行: 別ページ »で説明

    次のコマンドを実行

    v11.5」のところは,実際にインストールされている NVIDIA CUDA ツールキットのバージョンを確認し,読み替えてください.

    cd "C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.5\bin"
    curl -O http://www.winimage.com/zLibDll/zlib123dllx64.zip
    powershell -command "Expand-Archive -Path zlib123dllx64.zip"
    copy zlib123dllx64\dll_x64\zlibwapi.dll .
    
  2. NVIDIA cuDNN のウェブページを開く

    https://developer.nvidia.com/cuDNN

  3. ダウンロードしたいので,cuDNNのところにある「Download cuDNN」をクリック.

    [image]
  4. NVIDIA Developer Program メンバーシップに入る

    NVIDIA cuDNN のダウンロードのため.

    Join now」をクリック.その後,画面の指示に従う. 利用者本人が,電子メールアドレス,表示名,パスワード,生年月日を登録.利用条件等に合意.

    [image]
  5. ログインする

    [image]
  6. 調査の画面が出たときは,調査に応じる
  7. ライセンス条項の確認

    [image]
  8. ダウンロードしたい cuDNN のバージョンを選ぶ

    このとき,画面の「for CUDA ...」のところを確認し,使用するNVIDIA CUDA のバージョンに合うものを選ぶこと.

    [image]
  9. Windows にインストールするので Windows 版を選ぶ

    [image]
  10. ダウンロードが始まる.

    [image]
  11. ダウンロードした .exe ファイルを実行する.

    [image]
  12. 展開(解凍)先ディレクトリ(フォルダ)の指定.

    [image]
  13. ライセンス条項の確認

    [image]
  14. インストールオプションは,「高速」を選び,「次へ」をクリック.

    [image]
  15. インストール終了の確認.「閉じる」をクリック.
    [image]
  16. .exe ファイルの実行により「C:\Program Files\NVIDIA\CUDNN\v8.3 」にインストールされるので,C:\Program Files\NVIDIA\CUDNN\v8.3\bin に パスを通す

    そのために,Windows で,コマンドプロンプト管理者として実行

    コマンドプロンプトを管理者として実行: 別ページ »で説明

    次のコマンドを実行

    powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";c:\Program Files\NVIDIA\CUDNN\v8.3\bin\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"
    
    [image]
  17. Windowsシステム環境変数 CUDNN_PATH に,C:\Program Files\NVIDIA\CUDNN\v8.3 を設定

    Windows で,コマンドプロンプト管理者として実行

    コマンドプロンプトを管理者として実行: 別ページ »で説明

    次のコマンドを実行

    powershell -command "[System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"CUDNN_PATH\", \"C:\Program Files\NVIDIA\CUDNN\v8.3\", \"Machine\")"
    

    [image]
  18. Windows では,次の操作により,cudnn64_8.dllパスが通っていることを確認する.

    Windowsコマンドプロンプトを開き,次のコマンドを実行する.エラーメッセージが出ないことを確認.

    where cudnn64_8.dll
    

    [image]

nvcc を動かしてみる(Build Tools for Visual Studio を利用)

  1. C/C++ をコマンドで使いたいので,Visual Studio の x64 Native Tools コマンドプロンプトを開く.

    起動は,Windows のメニューで「Visual Studio 2019」の下の「x64 Native Tools コマンドプロンプト (x64 Native Tools Command Prompt)」を選ぶ.「x64」は,64ビット版の意味である.

    ※ 32ビットのNative Tools コマンドプロンプトでは nvcc が動かない

    以下の操作は,x64 Native Tools コマンドプロンプトで行う

  2. 確認のため,「where cl」を実行.

    エラーメッセージが出ていないことを確認.

    where cl
    

    [image]
  3. nvccの動作確認のため,

    https://devblogs.nvidia.com/easy-introduction-cuda-c-and-c/に記載のソースコードを使用. まず,エディタを開く. ここではメモ帳 (notepad) を使っている.

    x64 Native Tools コマンドプロンプト で,次のコマンドを実行する. ファイル名は hello.cu としている.

    cd %HOMEPATH%
    notepad hello.cu
    

    [image]

    その後,ファイルを編集し,ファイルを保存.

    エディタで hello.cuのようなファイル名で保存.

    [image]
  4. ビルドと実行.

    「nvcc hello.cu」で a.exe というファイルができる. 「Max error: 0.000000」と表示されればOK.

    うまく動かないときは,まず,マイクロソフト C++ ビルドツールの動作を,別ページの手順により確認し,異常があれば,マイクロソフト C++ ビルドツールのインストールなどで対処.それでも動かないときは,NVIDIA CUDA ツールキット 11.5.2 のインストールしたときの作業に間違いがなかったかを再確認.

    del a.exe
    nvcc hello.cu
    

    [image]
    .\a.exe
    

    [image]

NVIDIA CUDA サンプルプログラムのビルドと実行

付属のサンプルプログラムを Visual Studio Community 2019 の C++ を用いてビルドし実行してみる.

前準備

Visual Studio Community 2019 のインストールを行う.

CUDA Samples にあるソースコードのビルド

  1. C:\ProgramData\NVIDIA Corporation\CUDA Samples\v11.5 を開く
  2. 自分が持っている Visual Studio のバージョンにあった sln ファイル(ソリューションファイル)を開く.
  3. ソリューションファイルを確認.Samples_vs2019.slnを開く.

    しばらく待つ

  4. ソリューションエクスプローラーの「ソリューション 'Sample_vs2019' (168プロジェクト)」をクリックすると,下にプロパティが表示されるので確認する.
  5. ビルドする前に、 右クリックメニューで、 「ソリューションの再ターゲット」を選ぶ.

    これは、SDK のバージョンに起因するエラーを回避するための操作

  6. 「ビルド」メニューを開き,「ソリューションのビルド」を選ぶ.
  7. 画面の下にあるコンソールを見て,ビルドの終了を確認.

    ※ ビルドの終了までしばらく待つこと.

  8. プログラムができる.いくつかを実行してみる.