24 مارس 2017

نظرة تحليلية على نواة GK110 المبنية بمعمارية Kepler

PREVIEW-KEPLER-GK110-APCW-00

جميعنا ينتظر التفاصيل الأولى عن نواة GK110 من معمارية Kepler وما هي المواصفات التي تتمتع بها هذه النواة وتختلف عن سابقاتها؟ وهل تقدم ما هو يستحق ان يؤخذ بعين الإعتبار؟ وهل سوف تكون من الأنوية التي سوف تقدم نقلة نوعية في الأداء؟ وهل تختلف كثير عن نواة GF110 من معمارية Fermi؟ ما هي المواصفات المتوقعة للنواة؟ وهل هناك بطاقة قادمة من نواة GK110؟ كل هذه التساؤلات سوف نجيب عنها في هذا التقرير الشامل لنواة GK110.

Kepler GK110 الجيل القادم للهندسة المعمارية لحوسبة المعالج الرسومي

بما أن الطلب على الحوسبة الموازية ذات الأداء العالي يتزايد عبر العديد من المجالات العلمية، الطبية، الهندسية والمالية، فإن NVIDIA تستمر بإبتكار وملاقاة هذه المطالب مع هندسات معمارية لحوسبة معالج رسومي ذو قوة استثنائية. إن المعالج الرسومي Fermi لـ NVIDIA أعطى معنى جديدا وسرع قدرات الأداء العالي للحوسبة في مجالات كالمعالجة الزلزالية، المحاكاة للكيمياء الحيوية، القولبة للجو والطقس، معالجة الإشارات، المالية الحسابية، الهندسة الداعمة للحواسب، ديناميكية الموائع (سوائل) الحسابية، وتحليل البيانات. إن المعالج الرسومي Kepler GK110 يرفع حدود الحوسبة المتوازية بشكل كبير وسوف يساعد في حل أكثر المشاكل العالمية صعوبة في الحوسبة.

عن طريق عرض قوة معالجة أعلى بكثير من الجيل السابق من المعالجات الرسومية وعن طريق تزويد طرق حديثة لتحسين وزيادة تنفيذ عبأ عمل الموازي على المعالج الرسومي، إن Kepler GK110 يسهل عملية تكوين برامج موازية وسوف يقوم في المستقبل بثورة في الحوسبة عالية الأداء.

NVIDIA-KEPLER-GK110-1

Kepler GK110 – أداء خارق وفعالية شديدة

بكونه يتألف من 7.1 بليون تراتزيستر، فإن Kepler GK110 ليس فقط الأسرع، بل أيضا أكثر معالج معقد من ناحية الهندسة المعمارية قد تم بناءه من أي وقت مضى. مع إضافة العديد من الميزات الجديدة المبتكرة التي ترتكز على اداء الحوسبة، إن Kepler GK110 صُمم لكي يكون قوة معالجة موازية من أجل بطاقات Tesla وسوق الحوسبة ذات الأداء العالي.

سيقوم Kepler GK110 بتزويد أكثر من 1TFlop من إنتاجية ذات دقة مضاعفة مع فعالية هائلة بأكثر من 80% DGEMM (مصفوفة عامة مضاعفة العدد) مقابل 60-65% على الهندسة المعمارية السابقة لـ Fermi.

بالإضافة إلى أداء محسن بشكل هائل، إن الهندسة المعمارية لـ Kepler GK110 تعرض قفزة هائلة للأمام في فعالية الطاقة، بحيث تقدم ثلاث أضعاف الأداء لكل واط لـ Fermi.

NVIDIA-KEPLER-GK110-2

صورة نواة Kepler GK110

إن الميزات الجديدة التالية للـ Kepler GK110 مكنت من زيادة الاستفادة من المعالج الرسومي، تبسيط تصميم البرنامج الموازي، ومساعدة نشر المعالجات الرسومية عبر طيف من طبقات الحوسبة تتراوح مابين محطات العمل الشخصية الى أجهزة الكمبيوتر العملاقة:

موازاة ديناميكية

تضيف القدرة للمعالج الرسومي بتشغيل عمل جديد لذاته، المزامنة على النتائج، والتحكم بجدولة ذلك العمل بواسطة مسارات القطعة المخصصة والمسرعة، كل ذلك بدون تضمين المعالج المركزي. بتزويد المرونة للتأقلم مع كمية وشكل الموازاة من خلال مسار تنفيذ البرنامج، يمكن للمبرمجين من أن يكشفوا المزيد من الأنواع المختلفة للعمل الموازي و الاستخدام الأكثر فعالية للمعالج الرسومي كلما تطورت الحوسبة. هذه الكفاءة تسمح للمهام الأقل هيكلية والأكثر تعقيداُ بأن تعمل بسهولة وفعالية، مما يمكن لحصص أكبر من التطبيق أن يعمل بشكل كلي على المعالج الرسومي. بالإضافة إلى أن البرامج أسهل تكوينا والمعالج المركزي يصبح أكثر حرية لمهام أخرى.

Hyper-Q

يمكن نوات المعالج المركزي المتعددة بأن تطلق العمل على المعالج الرسومي المنفصل في آن واحد، بالتالي يزيد بشكل كبير استخدام المعالج الرسومي ويقلل بشكل كبير أوقات خمول المعالج المركزي. الـ Hyper‐Q يزيد العدد الإجمالي للاتصالات (صفوف العمل) بين المضيف و المعالج الرسومي للـ GK110 عن طريق السماح لـ32 اتصال متزامن وموجه (مقارنة بالاتصال الفردي مع Fermi). إن Hyper‐Q  حل مرن يسمح بفصل الاتصالات من مسارات الكودا المتعددة ومن عمليات واجهة تمرير الرسائل المتعددة، وحتى من المسارات المتعددة ضمن العملية. يمكن للتطبيقات التي تعرضت سابقا لتسلسل خاطئ عبر المهام، الذي يؤدي للحد من الاستخدام المنجز للمعالج الرسومي من أن يزيد الأداء بشكل كبير بدون تغيير لأي رمز موجود.

وحدة إدارة الشبكة

إن تمكين الموازاة الديناميكية يتطلب إدارة شبكة مرنة ومتقدمة مع نظام تحكم للإرسال. إن وحدة إدارة شبكة لنواة الـ GK110 الجديدة تدير وتعطي الأولوية للشبكات كي يتم تنفيذها على المعالج الرسومي. إن وحدة إدارة الشبكة يمكن أن توقف مؤقتا إرسال الشبكات الجديدة وصفوف الانتظار والشبكات المعلقة إلى أن تكون مستعدة للتطبيق، فتزود المرونة لتمكين وقت تشغيل قوي، مثل الموازاة الديناميكية. إن وحدة إدارة الشبكة تضمن بأن كلا أعباء عمل المعالج الرسومي والمعالج المركزي الحاصلة تُدار وتُرسل كما يجب.

NVIDIA GPUDirect

المعالج الرسومي المباشر من NVIDIA هو كفاءة تمكن المعالجات الرسومية ضمن الحاسوب الواحد أو المعالجات الرسومية ضمن سيرفرات مختلفة متمركزة عبر الشبكة من أن تتبادل مباشرة البيانات دون الحاجة إلى الذهاب للمعالج المركزي/ ذاكرة النظام. إن ميزة الـ RDMA ( الوصول المباشر للذاكرة من بُعد) في المعالج الرسومي المباشر يسمح لأجهزة طرف ثالث مثل الأقراص الصلبة، تحكم واجهة الشبكة، محول الـIB من أن تدخل مباشرة للذاكرة على عدة معالجات رسومية ضمن نفس النظام. مما يقلل بشكل هائل خمول واجهة تمرير الرسائل بإرسالها واستقبالها للرسائل إلى/من ذاكرة المعالج الرسومي. وتقلل أيضا المطالب على معدل نقل البيانات لذاكرة النظام وتحرر محركات دخول الذاكرة المباشر للمعالج الرسومي ليستخدم من قبل مهام كودا أخرى. ملاحظة( كودا تعني: الهندسة المعمارية الموحدة لحوسبة الجهاز) يدعم الـ Kepler GK110 أيضا ميزات أخرى للمعالج الرسومي المباشر المتضمن حاسوب لآخر والمعالج الرسومي المباشر من أجل الفيديو.

صفحة: 1 2 3 4 5 6

Article Tags

Related Posts