nVidia 新 GPU 架构 Volta 发表,为人工智慧注入一针强心剂

  • J嘉生活
  • 2020-06-08
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nVidia 新 GPU 架构 Volta 发表,为人工智慧注入一针强心剂

今年的 GTC 2017(GPU Technology Conference 2017)中,Nvidia CEO 黄仁勋带来了全新的 GPU 架构 Volta。1.5 倍的双精度浮点数计算效能提升,以及採用特化架构所带来的 12 倍人工智慧计算效能提升,为计算市场带来震撼的消息。

Nvidia 在 2016 年的 GTC 中,便发表了新的 GPU 架构 Pascal。其中,让人印象最深刻的,莫过採用 8 张 Tesla P100 的人工智慧训练机 DGX-1。一台机器便带来以往需要数台伺服器才能达到的效能,为人工智慧发展带来新气象。

然而,短短的一年间,Nvidia 又带来新消息──新的 GPU 架构 Volta。强悍的 R&D 团队,将其主要竞争对手远远抛在后头。同时,也让世人见识到,在后莫尔定律的年代,GPU 将承接 CPU 的发展速度,推进电脑的计算效能。

新技术突破,奠定 Volta 于人工智慧的王者之姿

这次 Volta 架构带来数个新技术。 其中,最重要的莫过 Tenser Core。其他还有细部硬体架构调整、第 2 代 NVLink 以及新软体支援,让 Nvidia 在人工智慧领域扮演领导者。

首先,从硬体架构来看,这次 GPU 架构和前一代 P100 相比,V100 将整数计算单元和浮点数计算单元独立出来,让整数计算和浮点数计算可同时运行,物尽其用。此外,每个 SM(Streaming Multiprocessor)中新增 8 个 Tensor Core,让 Volta 带来 12 倍的训练提升以及 6 倍的决策加速。

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究竟 Tensor Core 是如何运作的呢?首先,假设我们要求解两个 4×4 矩阵相乘再加上一个 4×4 矩阵,如下图,那将会产生 4×4×4 个乘法计算需求。在採用 Tensor Core 之前,需要执行 4 次 4×4 矩阵相乘并相加,相当花时间。

在新 Tensor Core 中,由于一个 Tensor Core 是 4×4×4 的特化计算元件,让 GPU 可同时执行 4×4×4 个矩阵相乘并相加,如下图所示。藉此达到更多计算加速。这就是 Nvidia 对人工智慧所发展的杀手锏。

nVidia 新 GPU 架构 Volta 发表,为人工智慧注入一针强心剂nVidia 新 GPU 架构 Volta 发表,为人工智慧注入一针强心剂新旧架构比一比,效能三级跳

那幺 Volta 和 Pascal 究竟有什幺差异呢,就让我们摊开所有细节来比一比吧!

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从上表中可轻易了解更多 CUDA Core 让 Volta 在纯计算效能上,带来将近 50% 的效能提升。新 HBM2 带来更多记忆体频宽,尽可能满足平行计算的资料需求。更重要的是,Volta 採用新的台积电 12 奈米製程,让 Volta 的 TDP 维持在和 P100 一样的 300W。

此外,在人工智慧领域中,藉由 Tensor Processor,Volta 的计算能力更一举突破每秒百兆次运算的门槛。新 Volta GPU 的发表,让逐渐捉襟见肘的计算效能获得缓和。

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