2010-09-22
NVIDIA明年推出全新「Kepler」GPU
革命性設計「Maxwell」架構2013年登場
文: John Lam / 新聞中心

NVIDIA 美國太平洋時間 21 日舉行 GTC 2010 技術峰會,由 NVIDIA 創辦人之一暨執行長 Jen-Hsun Huang 進行開幕演說,主題共分為四個不同部份,包括未來 NVIDIA 焦點發展方向、 GPU 應用與市場機遇及 CUDA 平衡運算技術發展狀況,演說請來不同領域的專家,分享以 GPU 運算的優勢和未來發展方向,同時公佈未來 NVIDA GPU 微架構產品推出時間及其效能預估。

 

NVIDIA 自 2007 年起開始推出首款 CUDA 平衡運算技術的 GPU 微架構「 Tesla 」,並在繪圖領域、平衡運算及個人 PC 應用領域,取得優秀的成績,透過 NVIDIA GPU 及嬰兒超聲波顯影技術,家長可以預見小朋友的 3D 立體樣貌,現時全球共有 362 家大學,把 CUDA 平衡運算程式語言納入課程中,多部 3D 電影採用 NVIDIA GPU 模擬火光特效及 3D 影像渲染運算,美國 UC San Diego 以 GPU 運算並配合低 CT 水平射線作身體檢測,能防止高達 2 萬 8 千種潛在癌病風險。

 

此外,美國 National Oceanic and Atmospheric Administration 以 NVIDIA CPU 制作高解像天氣模型,相較傳統 CPU 運算速度提升 35X , NVIDIA CUDA 平衡運算超級電腦成為全球第二最高速伺服器,支援 NVIDIA CUDA 平衡運算技術的 GPU 出貨量至今已高達 2 億 5 千萬顆,而未來 GPU 運算將會是數據中心的新興應用並且帶來極高的能源效益,我們可以看到 GPU 不再是單一應用於 3D 遊戲應用領域,並且開始擴展至不同層面。

 

NVIDIA CEO
NVIDIA 創辦人之一暨執行長 Jen-Hsun Huang

 

Jen-Hsun Huang 表示, GPU 並不是取代 CPU ,而是與 CPU 共存共榮,創造全新 GPGPU 革命性運算時代,由 Multi-Core 的 CPU 加上 Many Cores 的 GPU ,帶來高性能的運算應用,應用於不同的科學領域範疇,包括藥品研發、地震模擬成像、汽車流動學設計、醫學影像、天體物理模擬、期權定價運算、產品外觀繪製及天氣分析等。

 

Jen-Hsun Huang 指出, PC 自 1978 年面世起至 1986 年初期, PC 運算效能每年僅以約 25% 成長,但在 1990 年至 2000 年間, PC 提升至每年約 52% 速度加速運算效能,不過自 2000 年至 2006 年間, PC 運算發展出現停滯不前的局面,並引用平衡運算學者 Nick Patterson 指出, PC 架構正回復至開始時的緩慢成長時代,全因為碰到功耗、記憶體、平衡運算的瓶頸, NVIDIA GPU 自 2007 年採用了支援 CUDA 平衡運算後, Jen-Hsun Huang 向外界宣布 PC 運算將會持續成長,並於 2021 年超出 Nick Patterson 預估效能的 100x 。

 

WallCUDA2
CUDA 打破力牆說令 PC 運算再回到高速成長

 

2010 年是 CUDA 平衡運算成長里程, 2009 年 CUDA SDK 累積下載只有約 29 萬 3 千次,但 2010 年已增至約 66 萬 8 千次, Tesla 伺服器的 OEM 廠商由 2009 年僅一家提升至 9 家,並且擁有 19 個不同硬體配置,今年 GTC 2010 技術峰收到合共 334 份基於 CUDA 平衡運算應用的 GTC 展示合作申請,相較去年僅 67 家大幅成長,証明 GPU 應用正高速普及並受到業界關注。

 

Jen-Hsun Huang 並宣佈了 CUDA 平衡運算的最新空前突破,繼針對 C 語言的 CUDA C 編譯器, NVIDIA 與編譯軟體公司 PGI 合作,推出加入平衡運算技術的 CUDA Fortran 編譯器,這款針對 x86 平台的 CUDA Fortran 語言是基於現有 Fortran 並作出改良與優化,令使用 Fortran 的軟件設計師能透過簡單的 NVIDIA CUDA API 及採用 GPU 進行運算加速,此舉將進一步提高 CUDA 平衡運算軟件的普及度。

 

大會同時宣佈 Matlab 推出 CUDA 平衡運算加速套件,這是一套在科學運算中極為常用的研究運算軟件,根據 JAC 伺服器測試軟件數字指出, 192 顆四核心 CPU 的群集伺服器,其每日的平址運算效能只有 46ns ,但 8 顆擁有 Fermi 微架構的 GPU 伺服器,其平均運算效能可高達每日 52ns ,就正如圖中所示的規模,因此 GPU 應用不僅帶來更高的運算效果,同時體積大幅縮小,不需要佔用數據中心大量空間,功耗亦更低更省電。

 

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( 左 ) 8 顆 Fermi GPU 運算效能超越 192 顆 4 核心 CPU 群集   ( 右 ) PGI 推出 CUDA Fortran 編繹器

 

大會請來不同領域的業者分享 GPU 運算應用的經驗, 3DMax 展示在軟件中使用 Ray Tracing 技術,發表全新的 iRay Rendering 技術將以雲端運算,透過瀏覽器把 3D 影像及光源作出即時渲染,用戶再不需要帶著高性能的 Notebook 到客戶端作展示,透過雲端運算,就算是入門級 PC ,並在沒有安裝 3DMax 系統下,也能透過網絡提供 3DMax 成品展示。

 

Adobe 公司則展示其影像焦點修正技術,透過 NVIDIA CUDA 平衡運算技術,模擬光學鏡片的焦點運算,重組視像令相片的焦點可以神奇地再重組,就算是失焦的照片都能透過大量的數學運算,模擬光學鏡片的成像,把焦點完全修正,這是以往人們所無法想像,因為要模擬光學鏡片重組焦點,所需要的平衡運算數量十分巨大,而 NVIDIA CUDA 平衡運算技術卻完美地把不可能任務變成可能。

 

3DMax

3DMax 展示全新的 iRay Rendering 技術

 

最後, Jen-Hsun Huang 透露了 NVIDIA 未來最新 GPU 產品規劃, 2007 年推出首款支援 CUDA 平衡運算架構, GPU 微架構代號為「 Tesla 」,它改變了 PC 運算模式並為不同領域帶來更高速的運算,剛於 2009 年底推出的全新 GPU 微架構「 Fermi 」,則進一步改良平衡運算效率及加入更多的 CUDA 平衡運算核心,效能相較上代提升一倍。

 

不過, NVIDIA 並沒有滿足於現狀,下一代 GPU 微架構 Kepler 將會緊接於 2011 年下半年推出,其性能將會相較首代 CUDA 平衡運算架構高出約 2-3X , 2013 年將會推出 Maxwell ,這是有全新並具革命性的 GPU 架構,經改良的記憶體控制器架構,並配合更先進制程,提供更強大的 CUDA 平衡運算能力,其性能預計將會是首代 CUDA 平衡運算架構的 16X 。

 

CEO Roadmap
NVIDIA 執行長 Jen-Hsun Huang 展示 NVIDIA GPU 未來產品路向

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