Produkty a služby >
TESLA GPUs >
Fermi architektura
Další generace CUDA s označením "Fermi" od NVIDIA
Architektura Fermi je nejvýznamnější krok vpřed v GPU architektuře od původní G80. G80 byla naše první představu o tom, jak by jednotné grafické a výpočetní paralelní procesory měly vypadat. GT200 rozšířila výkon a funkčnost G80. S Fermi jsme se poučili z předchozích dvou generací procesorů a všech aplikací, které byly pro obě generace napsány, a proto jsme vytvořili zcela nový přístup k návrhu tak, abychom vytvořili první výpočetní GPU na světě. Když jsme začali pokládat základy pro Fermi, shromáždili jsme rozsáhlé uživatelské zpětné vazby na GPU od uvedení G80 a GT200, a se zaměřili jsme se na tyto klíčové oblasti pro zlepšení:
• Zlepšit výkon v dvojité přesnosti — výkon jednotkové přesnosti s plovoucí desetinnou byl požadován na úrovni desetinásobku výkonu desktopového CPU, některé GPU aplikace žádaly větší výkon i ve dvojité přesnosti.
• ECC podpora — ECC umožňuje GPU uživatelům bezpečně nasadit velké množství GPU v datových centrech, a také zajišťuje datově citlivé aplikace, jako jsou lékařské zobrazování a ocenění opcí ve finacích jsou chráněny před chybami paměti.
• Skutečná hierarchie vyrovnávací paměť — některé paralelní algoritmy nebyly schopné využít sdílenou paměť v GPU a uživatelé žádali o skutečnou architekturu vyrovnávací paměti, která by jim pomohla.
• Více sdílené paměti — mnoho CUDA programátorů požaduje více než 16 kB SM sdílené paměti pro urychlení jejich aplikací.
• Rychlejší přepínání kontextu — uživatelé požadovali rychlejší přepínání kontextu mezi aplikacemi a rychlejší grafickou a výpočetní interoperabilitu.
• Rychlejší atomické operace — uživatelů požadovali rychlejší atomiceké operace jako čti-modifikuj-zapiš pro jejich paralelní algoritmy.
S těmito požadavky na mysli, tým Fermi navrhl takový procesor, který významně zvyšuje hrubý výpočetní výkon a přes architektonické inovace, rovněž nabízí výrazně větší programovatelnost a výpočetní účinnost. Klíčová architektonická zlepšení Fermi procesoru jsou:
• Třetí generace Streaming Multiprocesoru (SM)
o 32 CUDA jáder na SM, 4x více než u GT200
o 8x větší výkon v dvojité přesnosti s plovoucí desetinné čárce než u GT200
o Dvojitý Warp Plánovač současně plánuje a odesílá pokyny od dvou nezávislých smrští (“warpů“)
o 64 KB RAM s konfigurovatelným rozdělením sdílené paměti a L1 cache
• Druhá generace paralelního spouštění vláken ISA
o Unifikovaný adresní prostor s plnou C++ podporou
o Optimalizováno pro OpenCL a DirectCompute
o Plné IEEE 754-2008 ve 32-bitové a 64-bitové přesnosti
o Plná 32-bitová celočíselná cesta s 64-bitovými rozšířeními
o Instrukce přístupu do paměti k podpoře přechodu na 64-bitové adresování
o Zlepšená výkonnost prostřednictvím odhadů
• Zlepšení paměťový subsystém
o NVIDIA paralelní DataCacheTM hierarchie s nastavitelnými L1 a unifikovanými L2 cachemi
o První GPU s ECC paměťovou podporou
o Výrazné zlepšení atomické paměťové operační výkonnosti
• NVIDIA GigaThread Engine
o 10x rychlejší aplikační přepínání kontextu
o Konkuretní exekuce jádra
o Exekuce vláknového bloku mimo pořadí
o Duální překrývající se paměťové posuvné „enginy“