从图像处理到HPC和大数据 NVIDIA的GPU计算帝国

ZDNet至顶网服务器频道 03月21日 评论分析（文/王涛）：在每届GPU技术大会（GTC）大会上，NVIDIA创始人、CEO黄仁勋总会现场宣布众多“重磅”的新产品新技术或新计划，因此其主题演讲也最受关注。

在今年位于美国加州圣何塞会议中心的主会场上，黄仁勋先生再一次为现场的参会者呈现了一场震撼的图形和计算盛宴，而在其演讲背后，一个强大的GPU计算帝国版图正日渐清晰。

NVIDIA创始人、CEO黄仁勋

尽管图像和视频处理一直是GPU应用的传统领域，在当天的主题演讲中，黄仁勋仍然为图形和视频处理的用户带来了不少惊喜，他现场演示了最新的图形渲染Demo，分别是典型的海水波浪动态模拟以及人脸表情模拟。

对海浪和轮船起伏的模拟几乎以假乱真，更为重要的是这也实时计算的结果，黄仁勋将这类对海浪的典型模拟称为“WaveWork”，这其中除了需要通过大量“传感器”来收集海洋压力、波浪等级等数据，模拟出相应的实时反应。

由GeForce GTX Titan对海浪和轮船的模拟

对于人脸表情的模拟可谓是另一项复杂而又典型的运算，这一被称为“FaceWork”的现场演示同样因其细腻而丰富的表情抓住了参会者的眼球，除了能进行实时的模拟，画面中的人物还与黄仁勋进行了对话，引发了现场掌声。

由GeForce GTX Titan对人脸表情的模拟

黄仁勋介绍，不同于预渲染，以上两大典型的实时模拟都由GeForce GTX Titan显卡实时渲染而来。除了对现有应用的演示，现场英伟达更是信心十足地公布了其GPU架构的发展路线。

NVIDIA GPU架构Roadmap

从其路线图来看，在2014年的Maxwell架构之后，名为“Volta”的新架构即将浮出水面，最新的Volta架构产品，将具有惊人的1TB/s的带宽，之所以能够达到这样惊人的传输速度，全部得益于Nvidia对堆栈式DRAM和硅基板的运用，将硅基板置于DRAM与GPU之间，然后在基板上穿孔并且连接各层组件，最终达成惊人的传输效果，正如黄仁勋给出的例子：“一张完整蓝光光盘大小的数据，Volta GPU只需要50分之一秒就可完成处理。”

除了在图形处理视频处理，在浮点运算和并行运算方面的优势也使得GPU成为越来越多的超算系统中不可或缺的一部分，黄仁勋分享，从2008年到1013年GPU和CUDA推广快速增长，在TOP500的超算系统排名中，大部分的运算量都由NVIDIA的Fermi架构和Kepler架构来提供支撑，除了各大超算系统，GPU在高校中的应用也进一步升温。

2012年下半年夺得TOP500排名首位的“TITAN”超算机就采用了基于“Kepler”架构的GPU NVIDIA Tesla K20。除此以外，黄仁勋介绍了欧洲最快的超算系统，位于瑞士国家超级计算中心 (CSCS) 的这套 “Piz Daint” 超算系统同样也是一个GPU集群，这台Cray XC30超级计算机将利用GPU加速器实现扩展，以大幅拓展计算中心在气候与天气建模方面研究与探索的深度和广度以及造福一系列其它领域，例如天体物理学、材料科学以及生命科学。

瑞士国家超级计算中心 (CSCS) 

凭借NVIDIA Tesla K20X GPU加速器，Piz Daint的性能将超过1 Petaflops（每秒1,000 万亿次浮点运算），成为欧洲顶级速度的 GPU系统之一。因为高性能计算系统往往离不开大规模的部署，因此NVIDIA也十分强调GPU的能耗特性，节能便是NVIDIA Kepler架构的一大优势。

对图像的处理已经离不开GPU，而对声音的处理也正是NVIDIA正在积极探索的方向，随着互联网的快速发展，非结构化数据的爆发，黄仁勋表示GPU将会用于解决大数据分析和高级搜索的难题。

用户对基于GPU的语音搜索量激增

在当天的演讲中，黄仁勋分享NVIDIA已经和Shazam、Salesforce.com以及Cortexica三家公司合作扩展GPU的用途，包括音频搜索、大数据分析以及图像识别。

Shazam是Apple App Store与Google Play商店中的全球五大音乐应用之一，它利用GPU加速器来从其2700万首乐曲的数据库中快速搜索和识别歌曲，使用手机或平板电脑，该应用程序的3亿多名用户可捕捉简短的音乐样本，然后与声学指纹进行比对。

Shazam Entertainment CTO Jason Titus和NVIDIA创始人、CEO黄仁勋

Shazam Entertainment首席技术官Jason Titus介绍每天有1000多万次歌曲搜索、每个周末有200万名新用户加入到这项服务中来，其数据库去年翻了一番，通过加速搜索与比对过程，Tesla GPU让Shazam保持低成本的服务器基础架构，可随公司的迅猛增长而扩展。

Salesforce.com利用GPU加速器来帮助思科、戴尔以及佳得乐等品牌，每天监测和分析5亿多条有关品牌、产品、服务以及支持问题的微博，与基于CPU的同级系统相比，NVIDIA CUDA GPU让Salesforce.com分析出结果的时间从分钟级别缩短至秒级。此外，GPU还能够提供足够的扩展空间，随着Twitter的迅猛增长和企业客户对高级社交媒体的需求增长而扩展。

对照片中的衣服和在线商品进行匹配

Cortexica的移动应用程序让消费者能够毫不费力地查找和购买自己喜爱的商品，通过手机或平板电脑拍下T恤衫或类似商品的照片，Cortexica就能在eBay等电商中搜索到服装的在线数据库，方便用户找到在线零售商，购买匹配的商品。