Тенденция интеграции вычислительных мощностей GPU и CPU для распределённых вычислений.
2006г.
В результате стремительного развития компьютерной отрасли графические процессоры (GPU) последних поколений эволюционировали в мощнейшие вычислительные устройства. Не секрет, что потоковая модель расчетов и параллелизм - основные идеи в подходе к обработке графических данных. По вычислительной мощности в подобных задачах современные GPU могут в десятки раз превосходить центральные процессоры компьютеров.
NVIDIA представила свою новую архитектуру для обработки данных с использованием возможностей GPU для технических вычислений, графических задач, разнообразных приложений. GPU-вычисления по технологии CUDA открывают новые вычислительные возможности, когда сотни процессорных ядер объединяют усилия для решения вычислительных задач, вследствие чего производительность увеличивается в 100 раз по сравнению с традиционными решениями. Согласно NVIDIA, новая технология позволяет преодолеть многие ограничения потоковых вычислений.
Разработанный NVIDIA С-компилятор является удобным средством для разработчиков, предназначенным для решения новых задач с интенсивными расчетами, такими как анализ данных, технические вычисления, расчет физики игр и другое. Новая технология пока доступна только на новейших (на 2006г) видеокартах GeForce 8800, которые находятся сейчас в центре внимания. Графические процессоры с поддержкой CUDA позволяют организовывать вычисления на 128 1,35-ГГц процессорных ядрах.
Доступ ко всем этим возможностям можно получить через отдельный вычислительный драйвер, который связывается с DirectX, OpenGL и С-компилятором для GPU. Программное обеспечение CUDA Software Developers Kit уже доступно для разработчиков и исследователей. Более подробные сведения можно найти на этом сайте.
ATI предприняла решительную попытку популяризировать потоковые вычисления средствами GPU. Канадская компания выпустила пресс-релиз с анонсом технологии Stream Computing. В сотрудничестве в известным разработчиком программного обеспечения компанией PeakStream создается новая вычислительная концепция для коммерческого применения потоковых вычислений. ATI также сотрудничает с AMD для разработки вычислительной базы на основе сопроцессорной платформы Torrenza. Наряду с ATI и AMD ключевой фигурой в инициативе Stream Computing является команда из проекта распределенных вычислений Folding@Home.
2007г.
Тема использования графических процессоров для выполнения вычислений общего назначения (General-Purpose Computation Using Graphics Hardware, GPGPU) привлекает к себе внимание все большего количества разработчиков и производителей как аппаратного, так и программного обеспечения. Утверждается, что по сравнению с центральными процессорами (CPU) графические чипы в некоторых случаях могут демонстрировать в десятки раз большую производительность. К счастью, идея приспособить видеокарты к нестандартным вычислениям существует не только на словах. Около двух лет назад компании NVIDIA и AMD анонсировали технологии NVIDIA CUDA и ATI Stream Computing. Кроме того, была развёрнута широкомасштабная кампания по популяризации своих разработок среди производителей аппаратного и программного обеспечения.
Один из первых суперкомпьютеров Cray-1, построенный в 1975 году, позволял добиться суммарной вычислительной мощности около 0,0008 терафлопс. В то время как сегодня только одна игровая видеокарта на популярном графическом процессоре Radeon HD 4870 обладает производительностью не менее 1,2 терафлопс. Хотелось бы напомнить, что компьютер Cray-1 обошёлся его создателям в 9 млн долларов, занимал одну большую комнату и потреблял 150 кВт энергии. В свою очередь, Radeon HD 4870 стоит около $300, занимает два слота расширения в системном блоке и потребляет около 160 Вт при максимальной нагрузке.
2008г.
Уже на сегодняшний день топовые GPU по абсолютным показателям производительности сопоставимы с CPU, а с выходом NVIDIA G80 и AMD R600 перевес в сторону последних будет выражен очень явственно. Обе компании продвигаются в направлении использования этих ресурсов помимо обработки графики, AMD называет эту технологию Stream Computing, NVIDIA – GPU Computing, но в целом речь идет об одном и том же. Несмотря на впечатляющую вычислительную мощность, сегодняшние графические процессоры могут «обставить» центральные только в узком классе задач, так как не имеют столь же мощных средств предсказания ветвления выполнения команд, в первую очередь – массивных кэшей для хранения поддающихся и не поддающихся предсказанию порядка обработки инструкций.
С помощью вычислительных ресурсов видеокарт значительно ускорится работа многих популярных приложений для редактирования видео, звука и изображений. Кроме того, в недалёком будущем средствами технологии потоковых вычислений планируется заметно улучшить скорость исполнения некоторых ресурсоёмких функций операционной системы или офисных приложений, например, функции поиска. Так, NVIDIA сулит возможность задействовать эту технологию уже в конце 2008г., как профессионалам, работающим с ускорителями класса FireStream или FirePro, так и простым пользователям, в системном блоке которых установлена современная видеокарта из семейства Radeon.
Перейдём к самому интересному. Выход первых драйверов с поддержкой ATI Stream Computing запланирован на 10 декабря 2008г.. Это будет программный пакет ATI Catalyst 8.12. Владельцы видеокарт из серии Radeon HD 4000 смогут первыми опробовать возможности технологии потоковых вычислений. По подсчётам AMD, таких пользователей насчитывается более 2 млн Сообщается, что после установки драйверов Catalyst 8.12 значительно ускорится работа видеоконвертера ATI Avivo Video Converter.
Что касается других программных продуктов, адаптированных к технологии AMD, их число постоянно растёт. На сегодняшний день список компаний, поддержавших концепцию ATI Stream Computing, возглавляет Microsoft, Adobe, CyberLink и ArcSoft. Известно, что в скором времени поддержку аппаратного ускорения с помощью видеокарт получат такие популярные приложения, как Adobe Acrobat Reader, Adobe Photoshop CS4, Adobe Flash 10, Adobe After Effects CS4, Microsoft Office PowerPoint 2007, ArcSoft TotalMedia Theater, CyberLink PowerDirector 7.
Попутно сообщается, что следующая версия свободного и открытого набора инструментальных средств для разработчиков, - ATI Stream SDK 1.3, должна выйти в текущем квартале. Специалисты из AMD говорят о включении в список поддерживаемых ускорителей нескольких новых моделей: FireStream 9270, Radeon HD 4670, HD 4550, HD 4350 и обещают значительное увеличение скорости работы компилятора Brook+.
Резюме.
Конец 2008г. – новый рубеж аппаратной архитектуры СPU и GPU графических вычислений. С одной стороны, у ведущих производителей ATI и NVIDIA, выпущены графические акселераторы на базе системной логики R600 (4XXX cерия) и G80 (8XXX серия и серия Zalman Tornado) способные поддерживать архитектуру распределённых потоковых вычислений при помощи GPU самой видеокарты, снимающей при этом эти задачи с CPU системы. С другой стороны Intell стала производить новые многоядерные процессоры (X8XXX, E 8XXX – Core 2 Duo и Core 2 Duo Q) с параллелизмом вычислений при едином доступе к общему Кешу. При этом в несколько раз увеличив мощность вычислений центрального процессора системы. И в завершение, выход драйверов с поддержкой этой архитектуры и DirectX 10, а также анонс нового продукта Adobe Creative Suit CS4 на международной фотовыставке 2008г., где был представлен Adobe Photoshop CS4 – графический редактор, что уже поддерживает архитектуру распределённых вычислений.
При этом подтвердилась тенденция полного изменения вычислительной архитектуры станций для графических задач, как аппаратной платформы для таких вычислений с её набором системной логики, так и соответствующего ему периода её амортизации, с учётом износа оборудования за этот же период в целом. - Что составило в среднем 3 года, - а это, как графическое ядро такой платформы, видеокарта(GPU)+монитор, так и его основная архитектура - СPU+RAM+MB (центральный процессор, память и материнская плата). Если говорить более простым языком, то устройства начального уровня сегодняшнего дня, построенное на логике новой архитектуры в два раза обгоняет графические станции двух-трёх летней давности комплектации, при их более низкой стоимости сегодня и меньшем энергопотреблении.
Если коснуться самой сути проблемы, то выплывают следующие тенденции. Люминофор профессионального монитора выгорает за три года при интенсивной работе и уже перестаёт обеспечивать уровень цветового охвата необходимого для работы с изображением, вторично это приводит к падению его светосилы при которой можно выстроить во время профилировании видеосистемы опорный белый свет. Совершенствуются и сам видеоинтерфейс. С появлением новых методов программных вычислений и развитии самих графических программ, устаревает логика самой системы. Она требует как новых макрокоманд прошитых на уровне «кеша» CPU, так и новых мощностей для реализации самих вычислений. С другой стороны, это связано с увеличением информации фотоизображений, где рост разрешения матрицы идёт приблизительно с тем же ускорением, в полтора-два раза, что и развитие вычислительных процессоров по обработке изображений за 4 года (ещё вчера это были 6Mpx, а сегодня это 10~15Mpx для одного снимка). Ещё одним узким местом становятся винчестеры, – место, где не только хранится информация, но и содержится «кеш» - дополнительная память для текущих вычислений системы и программ по обработке графики. Частично эта задача решается за счет установки более быстрых винчестеров с распределёнными процессами записи и считывания, частично задача форсируется за счёт увеличения количества оперативной памяти, что бы избыток данных не хранился в «Кеше» жёстких дисков.
Нужно ещё учитывать и последние разработки для систем начального потребительского уровня от AMD и Intell, где сам графический процессор GPU будет совмещён с СPU на подложке единого кристалла, что даст доступ к памяти Кеша второго уровня на идентичной скорости с ядрами самой системы и параллельно удешевит саму систему. Эту технологию мы не рассматривали в обзоре, но именно она, возможно уже через четыри года, с чётом наметившихся тенденций, станет краеугольным камнем в новом витке развития схемотехники для параллельных потоковых вычислений. А пока, декабрь 2008 года, как и весь последующий год, пройдут в смене вычислительных платформ, с уже морально устаревших на более новые. Где основная тенденция, это слияние вычислительных мощностей GPU и CPU для выполнения параллельных вычислений, где ветвление задач будет исходить из их типичности для каждого вычислительного модуля. Готовьтесь к завтрашнему дню, господа, то ли ещё будет?!
Подготовлено Alex Sikorsky, по материалам публикаций 3DNews 2006-2008г. А так же по материалам официальных анонсов Intell-AMD, NVIDIA-ATI, Adobe, Microsoft.
«ATI Stream Computing: нестандартные задачи для GPU» 02.10.2006, Геннадий Пашкевич
«CUDA от NVIDIA - новые возможности GPU-вычислений» 09.11.2006, Александр Будик
«ATI Stream Computing: второе пришествие» 13.11.2008, Геннадий Пашкевич
«GPGPU против CPU - прогноз на обострение соперничества в 2008-2009 гг» 04.04.2007, Александр Харьковский
Драйверы для видеокарт AMD/ATI Radeon (от 9500 до HD 4800, включая All-In-Wonder, FireMV) и чипсетов CrossFire Xpress и Radeon Xpress под операционные системы Windows XP и Windows Vista (32 и 64 бит). Полная версия, включает Radeon® display driver 8.541, Multimedia Center™ 9.16, HydraVision™ 3.25.0006, Remote Wonder 3.0.4, WDM Driver Install Bundle, IGP Driver, Catalyst™ Control Center Version 8.10 В этой версии добавлена возможность управления скоростью кулера на графическом процессоре. Кроме этого, появилась возможность настроить параметры Component Video в Catalyst Control Center. Эту возможность можно использовать со всеми продуктами, поддерживающие компонентный видеовход. Также, как обычно, исправлен ряд ошибок.
Дата релиза 15/10/2008. Официальный:
Catalyst™ Windows XP 8.10 With Catalyst™ Control Center www.3dnews.ru/files/pub/drivers/ati/8-10_vista32_dd_ccc_wdm_enu_69564.exe
Catalyst™ Windows XP 8.10 WHQL Driver Only www.3dnews.ru/files/pub/drivers/ati/8-10_vista32_dd_69564.exe
Catalyst™ Windows XP x64 8.10 With Catalyst™ Control Center www.3dnews.ru/files/pub/drivers/ati/8-10_xp64_dd_ccc_enu_69562.exe
Catalyst™ Control Center 8.10 (и Русский) www.3dnews.ru/files/pub/drivers/ati/8-10_xp32-64_ccc_lang3_69563.exe
Windows XP/XP x64 WDM Capture Driver 8.10 www.3dnews.ru/files/pub/drivers/ati/8-10_xp32-64_wdm_69563.exe
Windows XP IGP/Southbridge/GART Driver 8.10 www.3dnews.ru/files/pub/drivers/ati/8-10-igp_xp32_dd_ccc_wdm_sb_gart_enu_69561.exe
Windows XP/XP x64 Southbridge Driver 8.10 www.3dnews.ru/files/pub/drivers/ati/8-10_xp32-64_sb_69563.exe
Windows XP AVIVO Video XConverter 8.10 (X1000 series products only) www.3dnews.ru/files/pub/drivers/ati/8-10_xp32-64_xcode_69563.exe
Windows XP HDMI Audio 8.10 (HD 2000/3000 series products only), www.3dnews.ru/files/pub/drivers/ati/8-10_xp32-64_hdmiaudio_69563.exe
Для работы Catalyst™ Control Center требуется .NET Framework http://www.3dnews.ru/download/tweak/os/Framework/?PHPSESSID=54m5k1jlbvrmeicqltegovhbr7
Остальные драйвера от АТI: http://searchsupport.ati.com/promosearch/?sp_d=custom&sp_date_range=-1&sp_a=sp1003a020&sp_q=Catalyst%26%238482%3B&sp_p=all&sp-x-1=col&sp_f=ISO-8859-1&x=54&y=10
Компания ZOTAC International представила новое программное обеспечение для любителей разгона – утилиту ZOTAC FireStorm. С её помощью владельцы ускорителей серий GeForce 8, GeForce 9 и GeForce GTX производства ZOTAC смогут без особых усилий повысить быстродействие своих видеокарт, не прибегая к использованию сторонних приложений.
Из особенностей FireStorm отметим возможность менять частоты ядра, шейдерного блока, памяти, а также скорость вращения вентилятора. Кроме того, с её помощью можно контролировать температуру графического процессора. Утилита совместима с операционными системами Windows XP и Vista и распространяется бесплатно.
Стало известно о планах компании Intel представить в первом квартале 2009 года две новые серии серверных процессоров Xeon 5500 (Nehalem-EP) и Xeon 3500 (Nehalem-WS), которые построены на основе микроархитектуры Nehalem. Всего будет анонсировано тринадцать моделей, среди которых как 2-, так и 4-ядерные чипы с ценой от $188 до $1600.
В линейку Xeon 5500 войдут четырёхъядерные W5580 (3,2 ГГц), X5570 (2,93 ГГц), X5560 (2,8 ГГц), X5550 (2,66 ГГц), E5540 (2,53 ГГц), E5530 (2,4 ГГц), E5520 (2,26 ГГц), E5506 (2,13 ГГц), E5504 (2 ГГц) стоимостью $1600, $1386, $1172, $958, $744, $530, $373, $266 и $224 соответственно в партиях от 1000 шт. Также в рамках этой серии Intel представит самую доступную модель – двухъядерный процессор Xeon E5502 с ценой всего $188.
Серия Xeon 3500 будет включать три четырёхъядерные модели: W3570, W3540 и W3520 стоимостью $999, $562 и $284 соответственно. Пока данные о характеристиках недоступны.
Также источник сообщает, что в январе следующего года Intel планирует запустить программу по снятию с производства семи моделей процессоров для ноутбуков. Среди них отмечаются чипы Core 2 Extreme X7900, Core 2 Extreme X7800, Core 2 Duo T7800 и Core 2 Duo L7700.
Вот как в целом рекомендуется правильно расшифровывать новую 5-символьную маркировку процессоров Intel для настольных и мобильных систем. Буквенный индекс в начале маркировки классифицирует TDP процессора, без всякого соотношения с форм-фактором: X - TDP более 75 Вт E - TDP от 50 Вт и выше T - TDP в пределах 25 Вт – 49 Вт L - TDP в пределах 15 Вт – 24 Вт U - TDP порядка 14 Вт и менее
В свою очередь 4-значный цифровой индекс также несёт смысловую нагрузку. В общем случае, чем большее 4-значное число представлено маркировкой процессора, тем большей производительностью и энергопотреблением он характеризуется. В то же время первая цифра означает принадлежность чипа к определённому семейству продуктов, вторая цифра – соответствующий расклад чипов внутри семейства. Соответственно, чем больше цифра, тем производительнее чип.
Вот несколько примеров того, как выглядят маркировки современных процессоров и как они расшифровываются: Core 2 Extreme X6800 – 2,93 ГГц, 4 Мб кэша L2, 1066 МГц FSB Core 2 Duo E6600 – 2,4 ГГц, 4 Мб кэша L2, 1066 МГц FSB Core 2 Duo E6400 – 2,13 ГГц, 2 Мб кэша L2, 1066 МГц FSB Core Duo T2500 – 2 ГГц, 2 Мб кэша L2, 667 МГц FSB Core Duo U2500 – 1,06 ГГц, 2 Мб кэша L2, 533 МГц
Разумеется, такой метод маркировки чипов не имеет никакой связи с PR-рейтингами процессоров AMD, претендующих на какое-то условное соответствие каким-то условным мегагерцам какого-то условного процессора, всё гораздо проще: чем больше число, тем производительнее чип.
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
Цвет и свет как основные изобразительные средства в фотографии и изобразительном творчестве (живопись, рисунок, графика). Язык цвета и его психологическое восприятие.
