● 前言:通过GPU并行计算见证行业最大变革
从1999年到现在从第一个显卡GPU产生到现在只有短短十年的时间。在这短短十年当中我们已经看到了GPU的运算能力呈几何级数提升,这个世界在GPU的虚拟之下更快更真,而更重要的一点是GPU已经将它的应用范围不断拓展。
从图形领域虚拟现实的角度来说,只要有显示终端的地方就需要一颗GPU。借助于GPU可以让医学家观察到更细微的分子;借助于GPU可以让军事演习的拟真度更强;借助于GPU可以让专业工作站的效率翻倍提升;借助于GPU可以让电影的特效骗过你的眼睛。
最近几年中当我们发现GPU的硬件结构能够适应极高并行度与大量浮点吞吐的运算环境,更多的科学研究领域已经开始大量采购GPU设备应用于电脑辅助工程、油气勘探、金融安全评估等领域。至此,GPU存在的意义已远远不是为图形运算服务这么简单。
高性能并行计算已经成为国家竞争力的重要标志之一,对科学技术进步、经济社会发展、生态环境保护和国家与公共安全的作用日益显著。但是,在超级计算机的峰值突飞猛进的同时,其投资大、运行维护成本高、使用效率低等问题也日渐突出,成为制约超算能力提升的瓶颈。
以低廉的成本和现成的网络设施实现高效的GPU超级计算技术越来越受到很多企业及科研单位的关注。GPU运算今天已经在产业界占有一席之地,尤其在科学模型模拟的运算上,都需仰赖GPU执行,动辄比一般中央处理器(CPU)还快出数十倍,甚至数百倍的复杂数学模型运算。
通过Shader单元的可编程性将GPU运用于图形运算之外的应用领域,是本世纪初计算机行业最大的变革,它标志着一种可大规模生产的高性能芯片正在渗透传统CPU掌控的高性能计算领域。借助GPU这种运算单元密集的芯片,各行业可以获取性价比和性耗比更高的运算解决方案。
曾今很多无法想象和耗费巨大的科学命题如全球气候变化、人类基因组工程等等问题如今可以借助GPU的运算能力以更快更经济的途径实现。作为这场变革的见证和参与者,我同样有幸通过媒体的宣传力量,来推动更多人对于GPU参与高性能计算的认识和理解。本文将通过介绍一个在传统图形领域的霸主——AMD GPU产品在通用计算技术方面的发展与技术细节。
- 第1页:全文导读与内容简介
- 第2页:前言:通过GPU见证行业变革
- 第3页:第一章:GPU工作原理与并行计算
- 第4页:21世纪视觉需求与GPU变化
- 第5页:从山峰渲染了解GPU图形流水线
- 第6页:CPU与GPU的设计方向决定运算能力
- 第7页:GPU并行编程为何加速发展
- 第8页:GPU并行计算已成未来趋势
- 第9页:初识高性能并行计算
- 第10页:高性能并行计算发展历程
- 第11页:高性能并行计算单元分类
- 第12页:初识基于GPU系统的云计算
- 第13页:第二章:GPU结构与ATI产品发展
- 第14页:统一着色器架构释放GPU运算能力
- 第15页:传统GPU发展与着色器管线
- 第16页:传统SIMD结构流处理器指令细节
- 第17页:MIMD结构流处理器指令细节
- 第18页:R600时代对SIMD架构补充与优化
- 第19页:两种结构流处理器优劣对比
- 第20页:R300以来的芯片架构及其影响
- 第21页:ATI第一代统一渲染架构Xenos
- 第22页:统一渲染GPU R600临危受命
- 第23页:AMD对GPU架构的不断改进和优化
- 第24页:未来ATI图形芯片架构预测
- 第25页:第三章:GPU通用计算发展与细节
- 第26页:多核并行计算困惑与发展
- 第27页:基于AMD CPU+GPU异构计算平台
- 第28页:着色器模型变化历程与总结
- 第29页:Shader计算能力快速发展
- 第30页:揭秘GPU高性能计算关键
- 第31页:CPU与GPU的区别和发展方向
- 第32页:如何将GPU功能单元映射为通用单元
- 第33页:分支对GPU结构体系的挑战
- 第34页:GPU与CPU将如何演绎融合与吞并
- 第35页:第四章:GPU内部计算实现细节
- 第36页:GPU主要计算单元分布和职能
- 第37页:GPU内部通用计算代码运算过程
- 第38页:认识GPU浮点计算精度
- 第39页:整数运算能力与未来融合架构
- 第40页:GPU存储体系特点与变化
- 第41页:ATI GPU吞吐特性对比与分析
- 第42页:ATI GPU OPEN CL综合性能分析
- 第43页:先进混合架构之Larrabee展望
- 第44页:概念型融合架构之Fusion APU展望
- 第45页:GPU进化架构之Fermi分析
- 第46页:第五章:ATI GPU通用计算实例
- 第47页:ATI Stream技术发展与现状
- 第48页:OPEN CL接口技术与异构运算
- 第49页:Havok引擎与CPU+GPU异构运算
- 第50页:BOINC平台充沛的ATI GPU加速项目
- 第51页:最具影响力的Folding@home项目
- 第52页:GPU架构对于其他实例的适应性
- 第53页:全文总结与未来架构展望