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标题: Fermi架构简析 [打印本页]

作者: 贵甲 时间: 2009-11-1 11:25
标题: Fermi架构简析
本帖最后由贵甲于 2009-11-1 12:19 编辑

既然edsion大文早已出，我这文存在的价值其实不大，很大程度也都是ppt的内容，但对于部分用自己的观点进行了扩展。

AMD自从R600的失败后，从RV670开始剑走偏逢玩起小核心策略，RV670 VS G92、RV770 VS GT200虽然在绝对性能上不及Nvidia的产品，但在产品的性能/成本比上给Nvidia造成不少麻烦，在大家都以为GT200是Nvidia的最后一代大核心GPU产品之时，Nvidia的CEO黄仁勋在今年9月30日举办的GTC大会上正式公布了GT200的下一代架构Fermi,其依然继续顽固的沿用老的大核心策略，拥有超过30忆晶体管，使得其在规模上远远超过RV870的21亿。通常在架构设计上没有很大失误的化，性能同规模基本是成正比的,Fermi超过Rv870没有什么悬念，不过对于性能/规模比颇为出色的RV870,想要在性能/成本比上超越并不简单。当然其在架构方面同之前的G80和G80的延续GT200也发生了较大的变化，我们需要注意以下几点：

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除了单纯的将Shader规模扩大，从GT200的240组扩大到512个以外，还强调其为CUDA Core，而不再是仅仅单纯的Shader，这也是进一步强调Fermi的通用运算能力。

RV770由于激进甚至冒险的采用DDR5显存提高了频率，使得达到相同带宽可以用更少的带宽位数，相应的简化了GPU结构，在成本上获得了优势，而Fermi也将采用DDR5规格显存，但其在带宽上同时也由256bit扩充到384bit，整体带宽将会十分恐怖。虽然RV770在DDR5时引入就调增加了VRAM ECC，但从GPU架构从寄存器，到缓存、再到显存全面加入ECC校验,Fermi还是GPU中的第一例，要求高可靠性的特殊用户也可以更为放心由Fermi构架的HPC和工作站，而不用担心数据出错。

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之前G80和GT200每个SM有16KB的共享存储空间，而在Fermi架构这个空间加到大到64KB(16KB共享存储空间+48KB L1 Cache，可配置),此外还有共享768KB L2 Cache，L2 Cache分成6组128KB分别对应6组GDDR5内存控制器，这样的设计进一步提升了缓存的命中率，而不用频繁的访问DRAM，达到进一步减小访问延迟和提升带宽的目的。

RV770的浮点运算能力高达1Tflops,超过了GT200，但这仅仅是单精度浮点运算能力，而双精度浮点运算能力要大打折扣，其在实际应用单精度限制较多。因此Fermi重点提升了双精度的浮点运算能力，达到GT200的八倍，这对通用计算好处颇多，这样提升较为有意义，而不像国内某些HPC使用RV770，单纯提升理论运算能力和Linpack性能，而缺乏实用价值。浮点运算能力的提升在很大程度是得益于前面提到的L1和L2 Cahe所带来的带宽提升和延迟的降低。

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并行核心程序执行(ConcurrentKernel Execution)，可以允许程序将多个不同原版顺序执行的kenels为整个GPU进行优化，使得在多个不同的任务在GPU并行执行。这样的特性对于3D好处并不大，因为3D应用本身的并行度讲很高，CKE而对通用计算较为有意义。

CUDA现在在C以外更增加了对C++的支持，这在一定程度继续扩展了CUDA的应用范围，也进一步的降低了开发门槛，使得其对于程序员更为友好，使得CUDA会得到更为充分的利用。

前面我们已经过多的提及Nvidia自己的CUDA，Fermi在除了提升本身的CUDA性能和功能以外，也很好的提供了对通用标准OpenCL和DirectX11里的Direct Compute的支持。其实OpenCL和Direct Compute在规划之初很大程度就参考了CUDA规范，线程块、共享储存器、全局储存器等程序模型都颇为接近，因此从根本以CUDA为核心的Fermi对于OpenCL和Direct Compute的执行效能也不用怀疑。

其实从Fermi的以上改进，我们可以发现Nvidia不再只是局限于娱乐级显卡市场，在产品研发上更为注重通用计算领域，试图染指超算市场，从后继的橡树岭Fermi采购和黄仁勋北京CUDA卓越中心之行进可以初见端倪。Tesla不再仅仅只是娱乐显卡的副产品，而Nvidia在自身企业定位上也随之发生一些改变，不再将自己定位于出卖GPU设计的硬件厂商，而更多的作为软件和硬件结合的提供商，同企业用户和个人用户站在一起，为其提供通用计算、专业设计或者娱乐方面的解决方案。对于务实的企业用户而言，仅需要花费1/10的成本组建超算是颇为划算的，并且对于企业Tesla是生产工具可以创造价值，而不像Geforce只是玩具，因此可以接受更高的价格，也意味着可以跟Nvidia带来更为丰厚的回报。如天河一号一个项目将采购了至少2560块的R700，价格单块按3500计算，单比合同金额近高达896万元，算上备件和技术支持，AMD在单个企业项目收入就过千万，虽然R700架构并不合适通用技术，选择Tesla才是更加选择，但这也足以说明HPC市场之所在，对于Nvidia而言无疑是巨大的诱惑。

虽然在目前Fermi并没有被提及游戏性能以及游戏方面DX11策略，我想这不是nvidia没有东西可谈，而只是在这个真空期避免助长竞争对手DX11气势的策略，凭借the way构建的同开发商良好关系，我觉得这个问题并不用我们来担心。

作者: xxxyyy 时间: 2009-11-3 03:46
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作者: 红发IXFXI 时间: 2009-11-6 20:09
本帖最后由红发IXFXI 于 2009-11-6 21:13 编辑

因此Fermi重点提升了双精度的浮点运算能力，达到GT200的八倍，这对通用计算好处颇多，这样提升较为有意义，而不像国内某些HPC使用RV770，单纯提升理论运算能力和Linpack性能，而缺乏实用价值。
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gt300东西都没有出来人家怎么用。。。。。。。。这个有人已经分析过1个是价格因素2是用g200也不会好多少3是理论值rv770更好

作者: Cbasthardo 时间: 2009-11-12 09:39
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作者: shu0202 时间: 2009-11-16 09:11
用赞美一款刚看到点影子的东西来贬斥早已存在已被实用化的东西……国家高技术宝座上坐的都是一群蠢蛋吗？

作者: xxx2006 时间: 2009-11-21 19:44

虽然R700架构并不合适通用技术，选择Tesla才是更加选择，但这也足以说明HPC市场之所在，对于Nvidia而言无疑是巨大的诱惑。

贵甲发表于 2009-11-1 11:25

用不适合的R700做出了天河，却放弃了适合的GT200，江南所的人是傻子吗？
刚刚定型的费米，未经实践检验，就能断定一定适合吗？

作者: cloudol 时间: 2009-11-25 08:42
不是因为他们知道r700理论flops和跑linpack更好看这样给领导看比较好他们很聪明

作者: Asuka 时间: 2009-11-28 09:48

用赞美一款刚看到点影子的东西来贬斥早已存在已被实用化的东西……国家高技术宝座上坐的都是一群蠢蛋吗？
shu0202 发表于 2009-11-16 09:11

其实两边都能跑的通用处理程序已经有很多了...

不过其结论不大受某些人的待见而已

作者: yamhill 时间: 2009-11-30 23:54
相比江南所和橡树岭，我更相信后者的选择

同时，作为一个FAHer，我很期待ATI下一代架构和费米（或者其衍生版）在通用计算领域的较量

作者: spy_j 时间: 2009-12-26 11:29
我不明白天河一号为啥要选RV770，纯粹为了理论性能高么？

作者: angelion 时间: 2009-12-27 14:28
本帖最后由 angelion 于 2009-12-27 14:30 编辑

回复 6# xxx2006

亲眼见到某院院长因为听说六核心处理器的存在，而四处炫耀其对 IT 业界的了解

作者: angelion 时间: 2009-12-27 14:33
回复 5# shu0202

看起来 NV 的 Fermi 偏向于支持国际制造工业上的计算模型

  而国内往往喜欢另辟捷径
  说好听的，是为了自有技术，独立创新，
  不好听的，是为了更加容易混到国家的钱。

作者: 古九寒 时间: 2010-1-2 15:10
我就不信..当中如果没人收回扣

作者: 53898898 时间: 2010-1-18 17:38
看看就好~ 还没见实物呢！

作者: alexha 时间: 2010-3-11 15:06
阿贵写的文字就像是鲁迅先生言辞.

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