2014-03-26
NVIDIA GTC 2014大會發佈"Titan Z"
次世代「Pascal」GPU微架構原型曝光
文: John Lam / 新聞中心

NVIDIA 25 日於美國 San Jose 舉行 GTC 2014 大會,執行長 Jensen Huang 展示透露了 NVIDIA 未來技術發展方向,會上展示了協助開發者推出基於 Tegra K1 處理器產品的「 Jetson TK1 」開發套件,並透露將於 2015 年推出次世代 Tegra 處理器代號「 Erista 」, 2016 年將推出全新「 Pascal 」 GPU 微架構,加入大 NV Link 和 Un 。此外, NVIDIA 亦在會場中正式發佈全新 NVIDIA GeForce GTX Titan Z 繪圖卡,內建 5,760 CUDA Cores 、 12GB GDDR5 記憶體、高達 8 TeraFLOPS 運算能力,但售價高達 $2,999 美元。

 

NVIDIA Tegra 產品線發展

 

NVIDIA 執行長 Jensen Huang 於主題演說中表示,嵌入式系統將會是 NVIDIA 未來成長動力的主要來源, NVIDIA 看來機器人、醫療、航空電子、汽車領域等市場將會進入電腦視覺、影像處理和即時資料處理的運算時代,為了令開發者能減低基於 NVIDIA Tegra K1 處理器所需的成本和時間, NVIDIA 宣佈推出「 NVIDIA Jetson TK1 」開發套件,為開發商提供新一代系統和應用所需的開發工具。

 

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NVIDIA 執行長展示「 NVIDIA Jetson TK1 」開發套件

 

「 NVIDIA Jetson TK1 」開發套件是基於今年美國 CES 發佈的全新 Tegra K1 處理器, 4 個 CPU Cores 並配置 192 個 CUDA GPU Cores ,提供 326 Gigaflops 浮點運算效能,其強勁效能比類似的嵌入式平台多 3 倍以上,並且附連 CUDA 6.0 平行運算的 C/C++ 套件,相較目前其他公司提供的 FPGA 、客制化 ASIC 或 DSP 處理器更容易進行編程。

 

GTC
GeForce 與 Tegra 產品線未來將會共用 GPU 微架構

 

Jensen Huang 指出, Tegra 處理器在 Tegra 3 、 Tegra 4 世代採用 Mobile GPU 架構, NVIDIA Tegra K1 處理器將會是一個新里程,其 GPU 架構將會與 GeForce GPU 統一,借助 CUDA 平衡運算能力其能源性能比表現相較 Cortex-A15 處理器高出 4X ,今代 NVIDIA Tegra K1 處理器正是基於 NVIDIA Kepler GPU 微架構。 Jensen Huang 透露 2015 年推出基於全新 NVIDIA Maxwell GPU 微架構的 Tegra 處理器,核心代號為「 Erista 」。

 

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NVIDIA 公佈 Tegra 處理器開發路線圖,代號「 Erista 」的次世代處理器將基於 Maxwell GPU 微架構

 

NVIDIA GeForce 產品線發展

 

NVIDIA GTC 2014 大會上, Jensen Huang 宣佈推出全新「 GeForce GTX Titan Z 」 Dual GPU 繪圖卡,它是基於兩顆 28nm 制程 GK110 B1 Stepping 繪圖核心,合共內建 5,760 個 CUDA Cores ,卡載高達 12GB GDDR5 記憶體,提供 8 TeraFLOPS 運算性能,不過定價高達 $2,999 美元天價,並且主要針對遊戲玩家市場,而是偏向要求高速雙精度運算的工作站應用。

 

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NVIDIA 正式發佈 GeForce GTX Titan Z ,雙 GPU 架構高達 5760 CUDA Core
Titan ZTitan Z


Jensen Huang 談及 NVIDIA GPU 微架構發展路向, NVIDIA 於今年初發佈 NVIDIA Maxwell GPU 微架構,其微架構的設計重點是強化對 DirectX 12 API 運算,不過 GTC 2014 大會並沒有對 Maxwell 及後發展著作出預告,反而是對緊接於 2016 年推出的次世代 GPU 微架構「 Pascal 」作出了大量的描述。

 

NVIDIA 「 Pascal 」 GPU 微架構的其中一個重大改良是加入了全新的「 NV Link 」技術,這是由 NVIDIA 與 IBM 共同研發的互聯技術,預期可讓 GPU 和 CPU 分享資料的速度比目前快 5 至 12 倍,並且解決長久以來 GPU 和 CPU 之間資料傳輸的瓶頸,有助發展比目前最強大的系統快 50 至 100 倍的新一代 exascale 級超級電腦。

 

NV Link 加速 CPU 、 GPU 資源交換速度

 

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NV Link 技術主要是加速 CPU 與 GPU 之間的資料交換速度,從而提升系統資料處理吞吐量,其設計將優於現時應用於 x86 架構的 PCI Express 3.0 繪圖介面,它限制了 GPU 對 CPU 記憶體系統的存取能力, PCI-Express 甚至可說是 GPU 與 CPU 之間的重大瓶頸, NV Link 可以讓 GPU 以最直接的方式存取 CPU 記憶體。

 

由於 GPU 的記憶體速度快但容量小,而 CPU 的記憶體容量大但速度慢,各種加速運算應用通常會將資料從網路或磁碟儲存移到 CPU 記億體,然後會在資料被 GPU 處理前將資料複製到 GPU 記憶體,但 NV Link 能夠加速 CPU 與 GPU 之間的資料傳輸速度。

 

Unified Memory 統一記憶體技術

 

為更快的資料傳輸速度, NVIDIA 在「 Pascal 」 GPU 微架構進一步加入統一記憶體 (Unified Memory) 技術,此舉可簡化 GPU 平行運算編程,開發者只需把 CPU 與 GPU 視為同一個記憶體區塊,無需顧慮資料究竟是在 CPU 或 GPU 的記憶體中。

 

NVIDIA 未來的 GPU 仍舊支援 PCI-Express 介面,但會加入 NVLink 技術配合支援 NVLink 技術的 CPU ,並可令 Multi GPU 架構提供更直接的高頻寬連結,現時已得悉 IBM 將會於下代 POWER CPU 中整合 NV Link 技術支援。

 

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NVIDIA 展示未來「 Pascal 」 GPU 微架構的 NV Link 設計原型

 

Jensen Huang 展示了採用基於 NVIDIA 「 Pascal 」 GPU 微架構並支援 NV Link 技術的原型,其原型模組的體積只有現今 GPU 使用的 PCI-Express 繪圖卡的三分之一,透過 Pascal 模組底部的連接器,該模組可以直接與主機板連接,提升系統設計和訊號完整度。

 

預期採用 NVLink 高速互聯技術可實現高度連結的系統,有助高度節能和擴充式的 exascale 級超級電腦之發展,這些超級電腦的執行速度高達 1,000 petaflop ( 每秒可達 1 x 1018 浮點運算 ) ,或者比目前最快的超級電腦快 50 至 100 倍。

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