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文檔簡介
1、什么是什么是GPU計算?計算?GPU計算或GPGPU就是利用圖形處理器(GPU)來進行通用科學與工程計算。GPU計算的模式就是,在異構(gòu)協(xié)同處理計算模型中將CPU與GPU結(jié)合起來加以利用。應(yīng)用程序的串行部分在CPU上運行,而計算任務(wù)繁重的部分則由GPU來加速。從用戶的角度來看,應(yīng)用程序只是運行得更快了。因為應(yīng)用程序利用了GPU的高性能來提升性能。在過去幾年里,GPU的浮點性能已經(jīng)上升到Teraflop級的水平。在20062007年間,英偉
2、達?(NVIDIA)推出其叫做“CUDA”的全新大規(guī)模并行架構(gòu),從而實現(xiàn)了GPGPU的革命并加速了整個計算世界行業(yè)。英偉達?CUDA(NVIDIACUDA)架構(gòu)由數(shù)以百計的處理器核心組成,這些核心能夠協(xié)同工作,共同完成對應(yīng)用程序中數(shù)據(jù)集的處理。過去幾年里GPGPU的成功使CUDA并行編程模型相關(guān)的編程工作變得十分輕松。在這種編程模型中,應(yīng)用程序開發(fā)者可修改他們的應(yīng)用程序以找出計算量繁重的程序內(nèi)核,將其映射到GPU上,讓GPU來處理它們。
3、應(yīng)用程序的剩余部分仍然交由CPU處理。想要將某些功能映射到GPU上,需要開發(fā)者重新編寫該功能,在編程中采用并行機制,加入“C”語言關(guān)鍵字以便與GPU之間交換數(shù)據(jù)。開發(fā)者的任務(wù)是同時啟動數(shù)以萬計的線程。GPU硬件可以管理線程和進行線程調(diào)度。英偉達?Tesla(NVIDIATesla)20系列GPU基于“Fermi”架構(gòu),這是最新的英偉達?CUDA(NVIDIACUDA)架構(gòu)。Fermi專為科學應(yīng)用程序而進行了優(yōu)化、具備諸多重要特性,其中包
4、括:支持500gigaflop以上的IEEE標準雙精度浮點硬件、一級和二級高速緩存、ECC存儲器錯誤保護、本地用戶管理的數(shù)據(jù)高速緩存(其形式為分布于整個GPU中的共享存儲器)以及合并存儲器訪問等等?!癎PU(圖形處理器)已經(jīng)發(fā)展到了頗為成熟的階段,可輕松執(zhí)行實際應(yīng)用程序并且其運行速度已遠遠超過了使用多核系統(tǒng)時的速度。未來計算架構(gòu)將是并行核心GPU與多核CPU串聯(lián)運行的混合型系統(tǒng)。“JackDongarra教授教授田納西大學創(chuàng)新計算實驗室
5、主任GPU(圖形處理器)計算的發(fā)展歷史圖形芯片最初用作固定功能圖形管線。隨著時間的推移,這些圖形芯片的可編程性日益增加,在此基礎(chǔ)之上NVIDIA(英偉達)推出了第一款GPU(圖形處理器)。19992000年間,計算機科學家,與諸如醫(yī)療成像和電磁等領(lǐng)域的研究人員,開始使用GPU(圖形處理器)來運行通用計算應(yīng)用程序。他們發(fā)現(xiàn)GPU(圖形處理器)具備的卓越浮點性能可為眾多科學應(yīng)用程序帶來顯著的性能提升。這一發(fā)現(xiàn)掀起了被稱作GPGPU(GPU(
6、圖形處理器)通用計算)的浪潮。此處需要解決的問題為GPGPU要求使用圖形編程語言來對GPU(圖形處理器)進行編程,如OpenGL和Cg等。開發(fā)人員需要使其科學應(yīng)用程序看起來像圖形應(yīng)用程序,并將其關(guān)聯(lián)到需要繪制三角形和多邊形的問題。這一方法限制了GPU(圖形處理器)的卓越性能在科學領(lǐng)域的充分發(fā)揮。NVIDIA(英偉達?)認識到了讓更多科學群體使用這一卓越性能的強大優(yōu)勢,決定投資來修改GPU(圖形處理器),使其能夠完全可編程以支持科學應(yīng)用程
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