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【Copy】一篇关于GPU的预测  

2008-12-11 20:53:18|  分类: C-CPU |  标签: |举报 |字号 订阅

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  “GPU是什么?可以做什么?”

  不用说普通的消费者,哪怕是更加专业一些业内人士,恐怕也很难有人把这个问题回答得很全面,因为就在几年前,GPU还是一块只能进行三维图形渲 染的高集成度半导体芯片,很难有人想到,几年后的GPU已经从单一的进行三维图形渲染,变为以图形渲染为主、兼顾其他运算、处理能力的芯片。

  1月17日,NVIDIA在北京举办了“专业视觉计算的革命——NVIDIA专业图形解决方案高端论坛”,论坛上NVIDIA正式推出了CUDA,并对GPU的功能进行了重新的定义。

  CUDA(Compute Unified Device Architecture统一计算设备架构)实际上是一个革命性的计算架构和计算思路,能够让GPU在消费、商务、技术等应用方面大展拳脚,解决复杂的计 算问题。NVIDIA设计CUDA,就是为了使用性能日益提升的GPU性能,协助CPU进行复杂的运算。

  GPU浮点运算能力在几年内得到了高速提升,2003年的NV30浮点运算能力还和主流处理器不相上下。到了2006年,GPU的浮点运算能力 已经数倍于主流处理器了。如果只用GPU来做三维图形渲染,的确浪费GPU的浮点运算能力,CUDA的推出,正是利用了GPU的高运算能力,配合CPU进 行高性能通用计算。

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  CUDA能做什么?

  CUDA究竟能做什么呢?举个最简单的例子,1998年的好莱坞大片《泰坦尼克号》,是在摄影棚中完成的,剧组只是在摄影棚中搭建了一艘泰坦尼 克号模型,而大海、天空等周围的景色,都是由计算机制作的——剧组使用了多组Xeon工作站,对画面进行离线渲染,最终花费了数月时间,才将《泰坦尼克 号》中的美景呈现在全球观众面前。

  好莱坞是个惜时如金的地方,随着数字电影在全球的普及,制片人和投资公司很难再忍受太长的周期。CUDA的用处正好能够发挥出来——以G80为 例,具备128个Streaming Processor的G80能够将复杂的电影画面,分成一个一个小的部分,然后进行平行化计算,每个流处理器可以模拟其中的一个线程。平行化计算可以有效 降低同类别问题的运算时间,从而提升运算效率。当然,GPU能做的还不仅仅是这些,通过和CUDA的配合。GPU还满足模拟电磁场仿真、地球物理学数据处 理、生物医学成像、水库建模等项目的运算需求。

  GPU能否包办一切?

  无论是电影画面的离线渲染、地球物理学数据处理,还是水库建模,这些运算原本都应该由CPU完成,那么GPU有没有可能包办一切呢?

  答案是肯定的。DirectX 10和统一Shader架构的出现,让GPU在可编程性上有了大幅度的提升。不仅如此,飞速发展的制造工艺令GPU可以整合更多的晶体管,实现更多的功能。目前的GPU,已经可以帮助CPU进行对高清视频的完全硬解码,虽然是通过加入了专门的处理单元,但其意义已经足以说明GPU在未来的计算领域,将会有一番大作为,位置从CPU的从属,转变为主导。

  目前为止,GPU和CUDA的配合,还只是应用于商业高端运算。随着时间的推移,CUDA在经过NVIDIA的完善后,最终也会进入民用领域、桌面市场。这并不是一个空谈,因为现在GPU所具备的几个特性,让笔者对未来GPU包办一切的前景非常看好。

  高浮点运算能力:GPU之所以能够辅助CPU进行通用计算,依托的就是GPU几倍于CPU的浮点运算能力。一旦GPU和CUDA的配合应用到桌 面平台,PC就拥有了具备高性能浮点运算的能力,这就使得PC摇身一变,成为了一台个人超级计算机——当PC的运算能力成倍增长时,还有什么不能做?

  可编程性:API(应用程序编程接口)的不断进步、GPU架构的改变,大大提升了GPU的可编程性,这就意味着未来的GPU可以根据用户的需 求,进行多种多样的计算。未来GPU可编程性的提升,完全可以令GPU从被动接受指令计算,变成“让GPU做什么GPU就做什么”。

  平行运算:平行运算是GPU+CUDA最大的特点之一,GPU的可编程性在这里将其作用体现得淋漓尽致——每个流处理器都可以模拟一个线程进行 数据运算,G80的128个流处理器就意味着数据可以进行128路的平行运算,大大提升了数据运算的效率,也降低了CPU在运算中的负担。

  GPU时代即将到来

  随着CUDA的进一步开发和完善,GPU的运算能力也将得到进一步的强化。目前的CUDA和GPU的配合还处于起步阶段,尚未面向真正的民用市 场。不过,利用GPU进行高性能计算的门槛很低,只要有一片Quadro或GeForce 8系列显卡,就能够进行高性能计算,一些研究人员也已经开始使用CUDA,利用GPU数倍于CPU的浮点运算能力,进行各种各样的科学模拟、运算。

CUDA的推出对于通用计算领域无疑是一个革命性的改变,而GPU的实际功能也会随着CUDA的完善而变革。也许在不远的将来,因为CUDA的存在,CPU的运算功能将会不断淡化,GPU的时代即将到来

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