NVIDIA：GPU将是未来HPC最大推动力

NVIDIA在HPC领域的崛起毋庸质疑

将GPU用于高性能计算（HPC）已经不是什么新鲜事了，现在大家已经不再关注它是否可行，而将着眼点放在了它将体现如何的优势，以及它能胜任到多大的领域。显然，最早并且也是最坚定迈出GPGPU（通用计算GPU）之路的NVIDIA是这一领域的主角，自从其推出CUDA编程架构以来，GPU的HPC之路可以说乡村小道变成了高速公路，而从最新一期的全球TOP500超级计算机的排名上来看，排名第一和第三名的均采用了NVIDIA的GPU方案，这已经足够说明NVIDIA在HPC中的实力与影响，而在最近于北京召开的2010 GPU高性能计算峰会上，NVIDIA总裁黄仁勋则为我们揭示了GPU计算的未来之路。

2010 GPU高性能计算峰会现场，NVIDIA总裁黄仁勋正在做主题讲演

NVIDIA于2010年正式推向市场的Fermi新一代GPU在HPC领域的前景一片大好，从黄仁勋演讲时的神态可以看到他内心的兴奋

全球前5大HPC系统，有3套采用了NVIDIA的Fermi Tesla，NVIDIA也的确有资本为此而感到骄傲

从黄仁勋的讲演中，我们能感觉到GPU计算已经成为HPC领域中不可回避的话题，而这也就引申出另一个话题，以GPU起家的NVIDIA将会对传统的，依赖于CPU进行通用计算的领地产生多大的冲击呢？黄仁勋的答案很明确，那就是GPU将会接管现有x86服务器在HPC中的份额。在NVIDIA眼中，x86服务器未来的发展将会受到新兴力量的广泛冲击，除了GPU占领高端的HPC市场，在低端市场上，基于ARM架构的高节电型的服务器则将吞食传统x86服务器的领地。

在NVIDIA眼中，未来的x86服务器将专注于企业应用市场，而超级计算与Web接入将分别由GPU和ARM处理器来承担，不知x86处理器厂商看了会有何感想

之所以有如此的底气，与目前NVIDIA的GPU方案所体现出来的强大实力是分不开的，较目前的x86方案，GPU在高度并行计算方面有着先天的优势，而这种优势在NVIDIA开发出CUDA架构之后，获得了最大限度的发挥，也的确为用户带来了实际的好处，并让他们在企业生产中获准，这一点也是NVIDIA得以在HPC市场越来越受欢迎的根本原因。

来自宝洁公司的证言，基于GPU的流体力学的近似实时的模拟演算，让宝洁公司得以节省大量的物理测试环节，显然这将加速产品研发进度，同时降低研发成本

如果以每瓦能耗贡献的浮点性能来看，基于NVIDIA Tesla解决方案的HPC系统，在TOP500中的“绿色表现”非常抢眼，全球排名第二的系统，在这份榜单中只列第81位

另一方面，NVIDIA的HPC方案日渐强势的原因还在于其“绿色”特征，如果以单位能耗所贡献的性能为依据的话，那么基于GPU的HPC系统相较传统的纯CPU系统则有明显的优势，这在人们日益注重环保与节能的时代，其受关注程度无疑将大大提高。

因此，得天独厚的并行计算能力+CUDA简易化的编程环境+高效节能的特点，为NVIDIA的GPU解决方案在HPC领域的迅速崛起奠定了坚实的基础，也让它有理由对未来抱以更大的希望。

说到GPU计算，内行的人首先会想到它的编程模式与传统的CPU是截然不同的，因此当初GPU进入HPC领域最大的挑战就是如何让GPU编程向通用计算靠拢，而如果没有这一前提，那么后面的，由GPU硬件所体现出来的优势也就无从谈起，它是GPU在HPC领域里发家的保证，也是未来延续辉煌的基石。所以，NVIDIA谈到未来发展时，必不可少的要素就是它的CUDA（Compute Unified Device Architecture,统一计算设备架构）。

CUDA的版本一直在不断的演进中，而与之相伴的就是支持CUDA的GPU的数量目前达到了2亿颗、CUDA工具集下载量达到了60万次、全球共有10万名活跃的CUDA开发人员，而且当前所有的PC厂商都提供了CUDA GPU

当CUDA的生态环境建立到一定程度之后，就肯定会进入一个良性循环的状态，这对于NVIDIA未来的HPC之路是非常有益的，它所带来的NVIDIA GPU计算方案的普及效果也将呈指数级的提高，目前全球几乎所有主流的HPC系统提供商都有自己的NVIDIA Tesla解决方案，这对于其未来的发展已经打开了广阔的空间。

在2009年全球主流的HPC系统提供商只有很少数提供NVIDIA Tesla方案，而到了2010年，几乎所有的HPC系统提供商推出基于Tesla的解决方案

NVIDIA GPU的未来发展路线图

不过，我们也知道，CPU系统也没有闲着，x86处理器也在不断的演变，而基于POWER7的“蓝水”已经问鼎10PFLOPS级的纪录，那么NVIDIA的GPU也将会与时俱进，继续保持其在HPC领域中的优势。NVIDIA将在明年发布Kepler，2013年是Maxwell，在性能方面，Maxwell会在功耗保持不变甚至更低的情况下，性能达到2007年第一代Tesla的16倍，是Fermi Tesla的两倍。再往后，预计会在2018年推出Echelon计划，将使用在百亿亿次计算机当中，同等功耗性能是Fermi架构的100倍，这是一个相当惊人的性能，单GPU的双精度浮点性能将达50TFLOPS，如果做成4GPU的Tesla S服务器，性能将达200TFLOPS，这样一台服务器已经能在目前最新的TOP500榜单中排名第32位。

由此，黄仁勋最后表示在未来的HPC领域，GPU将是最主要的推动力量，它将在保证功耗基本不变的情况下，让HPC系统的性能提到最为迅速的提升，从而也将进一步确立NVIDIA在这一领域中的领导地位！