OpenCL定义了层次化的内存模型，共定义了全局内存、常量内存、本地内存和私有内存四块不同的存储区域。全局内存可被NDRange中的所有work-item访问，一般具有较大的容量，但一般位于片外，具有相对较低的访存带宽和较高的访存延迟，并由主机端进行动态分配。常量内存是位于全局内存中的一块内存区域，其内存在kernel的执行期间不能修改。本地内存是一个隶属于work-group的内存区域，可实现在同一个work-group内的所有work-item的数据共享和通信。本地内存位于片上，一般容量有限，但具有较高的访存带宽和较低的访存延迟，并由kernel进行静态分配。私有内存是work-item的私有存储区域，对其他work-item不可见，同样由kernel进行静态分配。由此可见，OpenCL的内存模型和GPU的内存架构具有很好的映射关系。

OpenCL定义了宽松的内存一致性模型，本地内存只在本地同步点保证同一个work-group内的所有work-item的内存一致性。全局内存的一致性只在全局同步点保证。

此外，各级存储类型在容量和速度上都有很大差别。以RadeonHD5870为例，OpenCL内存模型映射到GPU硬件内存的对应关系见表4-1。其中全局内存容量最大但是速度最慢，私有内存容量较小但速度最快。各存储层次带宽由高到低依次为：私有内存＞常量缓存＞局部存储＞L1cache＞L2cache＞全局存储。(www.daowen.com)

表4-1 OpenCL内存模型与GPU硬件资源映射关系