所有的面向异构平台应用都必须完成以下步骤： 1.发现构成异构系统的组件 2.探查这些组件的特征，使软件能够适应不同硬件单元的特定特性。 3.创建将在平台上运行的指令块（内核） 4.建立并管理计算中涉及的内存对象。 5.在系统中正确的组件上按正确的顺序执行内核。 6.收集最终结果。
上述步骤OpenCL可分解为以下模型:
OpenCL官方文档
OpenCL程序员编写好程序并不知道用户在哪里运行（GPU， CPU， FPGA），OpenCL程序员只知道目标平台符合OpenCL规范。 因此只有在运行时从源代码构建程序对象。宿主机程序定义上下文中的设备。只有那时才由可能知道如何编译程序源代码。
内核由宿主机定义。宿主机发出指令提交内核在一个OpenCL设备上执行。此时 OpenCL 运行时系统会创建一个整数索引空间。对应这个索引空间中的各个点将分别执行内核的一个实例。我们将这些实例插座工作项（work item），工作项由它在索引空间中的坐标来标识。这些坐标就是工作项的全局ID。
来自OpenCL官方文档
给定工作组中的工作项会在一个计算单元的处理单元上并发执行。这是理解OpenCL并发性的关键。具体实现可能串行化内核的执行，甚至可能在一个内核调用中串行化工作组的执行。OpenCL只能确保一个工作组中的工作项并发执行（和共享设备上的处理器资源）。因此不要认为工作组或内核调用会并发执行。尽管实际上他们通常确实会并发执行，但是算法设计人员不能依赖这一点。
一个队列中的命令执行时可以有以下两种模式：
in-order ： 命令按顺序发出，前一个执行完才会执行下一个。
out-order ： 命令按顺序发出，但是下一个命令执行之前不会等待前一个命令完成。程序员要通过显式的同步机制来强制顺序约束。（参考自动负载均衡）
将多个内核提交到队列时，它们可能需要交互。例如，一组内核可能生成内存对象，而另一组内核则使用这些对象来完成处理。在这种情况下，可以使用同步命令来强制第一组内核先完成，在此之前另一组内核不能开始。
buffer object 和 image object。 它们的区别参考官方文档：
• 缓衝对象中的元素是顺序存储的，内核在设备上运行时可以用指位器访问这些元素。而图 像对象中元素的存储格式对用户是透明的，不能通过指位器直接访问。可以使用 OpenCL C 编程语言提供的内建函式来读写图像对象。 • 对于缓衝对象，内核按其存储格式访问其中的数据。而对于图像对象，其元素的存储格式 可能与内核中使用的数据格式不一样。内核中的图像元素始终是四元矢量（每一元都可以 是浮点型别或者带符号/无符号整形）。内建函式在读写图像元素时会进行相应的格式转 换。 内存对象是用 cl_mem 来表示的。内核的输入和输出都是内存对象。
来自OpenCL编程指南
来自OpenCL 規範
OpenCL 内存一致性模式基于ISO C11 编程语言。
宽松一致性 （relaxed consistency）是OpenCL 采用的一种内存一致性 memory consistency模型。对于同一块内存而言，不同的工作项或者命令所看到的内容可能不同，当然，栅栏( barrier 分为工作组栅栏和命令队列栅栏)和其他的显示同步点(explicit synchronization points)除外。
来自OpenCL编程指南
算法设计者要保证问题中的数据结构与NDRange 索引空间一致。 如果工作项之间有依赖性，工作项的执行需要同步。一个工作组中的工作项必须执行同一个工作组栅栏。
执行同一内核时不同的工作组的工作项之前如何同步，OpenCL 1.1 并未提供任何机制。
OpenCL提供了层次结构的数据并行性： 1.工作组中的工作项数据并行 2.工作组层次的数据并行 OpenCL规范讨论了两个变种： 1.显示模式（explicit model）程序员负责显示的定义工作组大小 2.隐式模式（implicit model） 程序员只需定义 NDRange 空间，有系统选择工作组。
OpenCL数据并行模型有两个重要子集： 1.SIMD（Single Instruction Multiple Data） 内核不包含任何分支语句，也就是每个工作项执行相同的操作。 2.SPMD(Single Program Multiple Data) 内核的分支语句可能让各个工作项执行完全不同的操作。也就是说各个工作项执行同一个“程序”（也就是内核），但是它的具体工作可能完全不同。
在指令内存带宽有限的平台上，或者如果处理单元映射到一个矢量单元，SIMD模型更为高效。
来自OpenCL编程指南 参考OpenCL文档原文：
在 OpenCL 的任務並行編程模型中，內核的實體在執行時獨立於任何索引空間。這在邏輯上 等同於：在計算器件上執行內核時，相應作業組中只有一個作業項。這種模型下，用戶以如下方式 表示並行： • 使用设备所實現的矢量數據型別； • 將多個任務入隊，和/或 • 將多個原生內核入隊（他們是使用一個與 OpenCL 正交的編程模型開發的）。
参考官方文档原文：
在 OpenCL 中，有兩方面的同步： • 隸屬同一作業組的作業項之間； • 隸屬同一上下文的命令隊列中的命令之間。 前者是通過作業组屏障實現的。對於同一作業組中的所有作業項來說，任意一個要想越過屏障 繼續執行，所有作業項都必須先執行這個屏障。注意，在同一作業組中，所有正在執行內核的作業 項必須都能執行到這個作業组屏障，或者都不會去執行。作業組之間沒有同步機制。 命令隊列中命令間的同步點是: • 命令隊列屏障。他保證：所有之前排隊的命令都執行完畢，並且他們對內存對象的所有更 新，在後續命令開始執行前都是可見的。他只能在隸屬同一命令隊列的命令間進行同步。 • 等在一個事件上。所有會將命令入隊的 OpenCL API 函式都會返回一個事件（用來標識這 個命令以及他所更新的內存對象）。如果某個後續命令正在等待那個事件，可以保證在其 開始執行前，可以見到對那些內存對象的所有更新。
