GPU爭奪霸權!NVIDIA談超級計算機發展

    [泡泡網顯卡頻道 12月23日] 超級計算機是為研究復雜科技課題而設計的，它是由成千上萬顆多核CPU組成，應用方向主要是模擬物理系統，諸如地球大氣層，模擬氫彈核裂變反應等等。這些系統本身就可以劃分為多個區塊分別計算，直接對應給多個處理器或處理器多核心，避免數據的頻繁遷移來提高效率。

    近年來，超級計算機在情報處理上的應用越來越頻繁。諸如分析自然災害中的交通網絡狀況，從電話錄音中搜索恐怖分子暗語等等。這類情報應用往往需要大量檢索數據庫信息，較多核心處理器在這種應用中就不那么在行了。

    Sandia實驗室主要為美國國家安全部門服務，因此尤其關注情報應用。根據他們的模擬，8核心之后再往處理器內塞入更多的核心，并不能帶來性能提升，在情報處理應用中反而會出現性能下滑。“16核的表現就和雙核差不多”。他們近一年來和業內處理器廠商、超級計算機廠商以及超級計算機用戶進行了大量討論。得出的結論是，如果不對計算機架構作出修改，未來當出現16核32核處理器時，為超級計算機編程的程序員或許只好屏蔽部分核心，或是將這些處理器用于非重點運算應用。

    問題的關鍵在于存儲帶寬上。盡管處理器內的核心在不斷增加，但CPU同外界的通道帶寬卻沒有同步增長。對于較多核心處理器來說，用數據把它們喂飽成了一個難題。根據模擬測試，在處理器芯片上堆疊存儲芯片，以大幅提高存儲帶寬，或許是一種解決方案，至少不會使多核心處理器性能下滑。但是，在現有的制造工藝下，想要在處理器上堆疊更大容量緩存是不現實的。

    而GPU運算技術的出現，給超級計算機的發展帶來一絲曙光。一顆GPU的浮點運算能力相當于CPU的幾十倍甚至幾百倍，而且也不用擔心存儲帶寬不夠用，GPU的顯存帶寬可達CPU的十倍以上，而且延遲更低。如果用同等規模的GPU組成超級計算機的話，那么超級計算機的運算能力將提升百倍之多；實現同等運算能力，GPU超級計算機的結構、規模、成本、功率將會大大減少——這就意味著個人超級計算機不再是夢想！