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Nvidia详解CUDA攻略:麦当劳式推广之道

发布时间:2018-08-12 16:16热度()我要投稿
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导读:全球可编程图形处理技术领袖NVIDIA(Nasdaq:NVDA)正在走向新征程。 3年前,随着AMD收购ATI案落定,全球计算机图形硬件行业的战争结果已经明晰:作为唯一的独立图形硬件厂商幸存者,NVIDIA正式奠基为该领域的皇帝。 与此同时,此前

  全球可编程图形处理技术领袖NVIDIA(Nasdaq:NVDA)正在走向新征程。

  3年前,随着AMD收购ATI案落定,全球计算机图形硬件行业的战争结果已经明晰:作为唯一的独立图形硬件厂商幸存者,NVIDIA正式奠基为该领域的皇帝。

  与此同时,此前NVIDIA与ATI,以及英特尔与AMD这两对分别对抗的表面平行竞争状态也发生了巨变:英特尔由此必须面对更强大的追赶者,而NVIDIA,则似乎失去了角力对象。

  但上述“波澜不惊”只是外人印象,当市场上没有实力相当的竞争对手时,最大竞争者就是自己。实际上, 这个总部位于硅谷中心区域圣克克拉San Tomas Expressway2701号的公司正在悄悄酝酿和执行着一场涉及行业巨变的战略——“通用并行处理架构‘CUDA’(Compute Unified Device Architecture)”。

  CUDA于2008年横空出世,是NVIDIA 在收购物理加速公司Ageia后耗费重金打造的科学运算秘密武器,能使显卡用于图像计算以外的目的。它预示着,NVIDIA赖以起家的GUP正往多领域和更良性方向发展,但也同时意味,这个全球图形硬件巨头正进一步侵袭总部离其不远的传统CPU老大英特尔的领地。

  5月22日下午,NVIDIA接受了本报记者的独家专访。

  “今年下半年开始,我们的重点是大力推广CUDA在全球范围内的合作,”据NVIDIA“Tesla个人超级计算机部门”总经理Andy Walsh透露, 截至现在,全球范围内已有超过150所大学将CUDA列入教学课程,近1亿台的计算机能运行采用CUDA技术为基础的应用,其中,也包括中国市场。

  像麦当劳一样推广

  现在,当记者随便在硅谷的朋友聚会餐桌上,能发现一些刚毕业于美国高校、供职于大型科技公司的工程师们曾有过“CUDA经历”。

  这也正涉及了NVIDIA关于CUDA推广的一个重要思路,即与全球顶级研究机构和大学合作,“从下一代普及和培养”。

  相对其它技术和标准,CUDA有免费和学习门槛低的优点,而这个类似“麦当劳”的推广策略,也能保证当这些“学生”离开学校进入企业时,CUDA不再是个陌生词汇。此外据Walsh透露,NVIDIA已在全球范围内设立CUDA自由交流论坛。

  那么,CUDA功效如何?从技术层面说,传统CPU有一个核心,可以很快运行一个程序。但自人类进入多核时代后,更多内核并不意味可以把一个简单的程序运行得更快,因为一个程序仍只能运行在一个核上;另一方面,程序员要编写能够在多个核上运行的程序非常难。

  CUDA能实现的是──在其架构下,程序员可以很容易编写程序运行在许多核心上。“通过CUDA,这些程序可以在NVIDIA的数百个GPU内核中运转,运行速度比英特尔最快的CPU还要快10倍至100倍。”Walsh说。

  最重要的, 该技术还适用于超级计算机,拥有最多960个并行处理核心的“NVIDIA Tesla”是NVIDIA的个人超级计算机品牌,可以让用户在桌面上体验群集级计算性能──最高比标准PC及工作站快250倍。

  NVIDIA GPU计算业务部门总经理Andy Keane告诉记者,NVIDIA所以推出CUDA并在评估风险后愿将其大规模推广,首先是基于技术的发展。

  GPU功能已越来越强大,计算上甚至已经超过通用CPU,如此强大的芯片如果只是作为显卡过于浪费;而对企业运作状态良好、在市场份额上占有绝对优势的NVIDIA来说,目前非常重要的是──为GPU寻找到一个面向未来的更广泛的用途和空间,否则即便是其单GPU霸主GTX280也只能靠降价来增加市场份额。

  这也正是NVIDIA推出并大力推广CUDA的真正目的。

  Walsh透露,今年是CUDA至关重要的一年,因为随全球推广的加速,软件开发方面正有越来越多客户针对CUDA平台发展各种应用,这也意味着,CUDA的引入,的确正将NVIDIA带入新商业空间——越来越多NVIDIA的GPU正在人类生命科学、石油、医疗、卫星等多个高性能计算领域发挥作用。

  “GPU”缔造者的下一步

  目前,NVIDIA员工约为5400人左右,CUDA虽未设立单独的部门,但涉及该业务的员工已超过公司总人数的1/5。

  NVIDIA是全球最早提出“GPU”概念的公司。

  GPU由NVIDIA在1999年推出, 是相对于CPU的一个概念。由于现代计算机中(尤其是家用系统、游戏发烧友)图形处理器变得越来越重要,计算机行业开始需要一个专门的图形核心处理器。

  1995年,在一些风投表示再作一个VGA Adaptor公司意义不大的情况下, NVIDIA坚持推出了第一款显卡产品NV1。

  这款产品在3D图形娱乐行业开始之初即表现了不拘传统的风格,并相当有野心想成为全方位PC平台娱乐霸主,不过,由于性能上不具备比竞争对手太多的优势,且还欲自立标准摒弃业内通用的三角形描绘3D建模而转用四边形,与OpenGL及D3D均不兼容,NV1销量不是很好,NVIDIA也为此处境艰难,一度运营资金仅能维持30天运转。

  1996年时,因NV1同时集成声卡功能,日本世嘉给了NVIDIA一个订单,希望后者能为其设计一个类似芯片,虽然后来世嘉意识到该计划不可行中途取消了订单,但钱还是照付了。

  然而此时,全球PC图形硬件市场也已是战国时代,以研发芯片为主的厂商包括有ATI、3dfx、3Dlabs、Rendition、S3、Cirrus Logic、Trident等,新贵3dfx甚至已抓住机遇成为PC 3D娱乐的新领袖,于1995年发布第一个产品Voodoo,并赢得广泛欢迎 。

  硅谷的商业环境相对单纯,科技公司的胜负与否很大程度取决于技术实力。1997年底,AGP作为PC平台显卡接口出现在主板上,专为应付对宽带需求越来越高的3D加速卡, 这项技术变革成为了危机中NVIDIA实现快速上升的一个通道。

  1998年,NVIDIA推出芯片代号为NV3的AGP 3D加速卡。

  之后,NVIDIA的Riva TNT、Riva TNT2及后续的各个高频版本成功拿下系列3D性能王冠,在多个领域打垮Voodoo3及ATI的Rage 128;当NV10于1999年8月推出时,NVIDIA推出了“GPU”概念。

  构建游戏画面渲染的模型是三角形。一般而言,渲染分两步走,第一步是决定三角形的顶点位置和颜色,这部分工作,以前都在CPU上进行;第二步,才是在显示芯片上决定三角形内部的所有点和颜色。

  而NVIDIA的第一个GPU——“NV10”(即GeForce256)已能把三角形顶点的渲染从CPU中解放,改由显示芯片做。

  也正是从此时起,NVIDIA在技术上开始酝酿多年后对传统CPU老大英特尔的威胁。

  CUDA影响产业格局

  每个公司的“前世”,都可能影响“今生”的一些重要战略。

  如NVIDIA第一个产品NV1欲自立标准的过于激进,影响了其上世纪90年代底改为支持微软标准的重要决策。其时,大部分GPU厂商都在使用OpenGL或自己的标准,而软件垄断者微软刚刚开始针对2D和3D推出标准──“DirectX”。

  NVIDIA最终选择支持微软,并在此后被证明是一个正确决策,但客观地说,这也为Nvidia作为技术先锋形象在本世纪初的严重受挫埋下了伏笔。

  2000年,微软第一代XBOX开始采用Nvidia芯片 。很多人知道Nvidia的NV30是个有名的失败产品,但很少人知悉背后的更多内幕──据记者在硅谷的了解,除当时Nvidia几乎一半GPU工程师被派去做XBOX芯片外,另一原因即是微软与Nvidia关于XBOX芯片的价格争议。

  当微软与Nvidia签下几年的协议时,并未考虑到硬件成本正飞速下降,所以协议为一次性价格。之后,微软希望修改协议,但遭到Nvidia拒绝。双方最终对簿公堂,关系也由此破坏。

  因此,当微软发布“DirectX9.0”时,Nvidia未能像其它竞争对手一样参与其标准的规范制定,NV30的一些设计特性也由此未能在DX9上得到很好发挥。但经历种种磨难和考验后,已更为成熟、老道的Nvidia现在终于开始强势地在一个新领域推出自己标准——CUDA是人类GPU并行计算和高性能计算领域的第一个开发环境标准。

  截至现在,CUDA已推出2.0版本,除已支持C和Fortran编程语言外,还将支持微软在Windows 7中将集成的DirectX Compute,及下一代苹果Mac OS操作系统(代号Leopard)内部集成的OpenCL;而“AMD+ATI”则还只是计划在未来的GPU内部加入对OpenCL和DirectX Compute的支持,目前,尚无任何具体的竞争产品。

  不过,不容忽视的一个问题是, 在IT发展史上,独家推出的规范能延续的其实并不多见,而CUDA仍只是一个仅基于Nvidia自身GPU的技术架构,其它厂商如果要用,必须经过授权。

  此外,CUDA还可以用到CPU上。也就是说,能让在CUDA下为GPU加速编译的程序在CPU上运行。

  业界认为,CUDA是Nvidia开始向英特尔叫板的标志,但没人能准确预知此后CPU和GPU行业会如何调整变化,目前已可以显性看到的是,在Nvidia和ATI的步步紧逼下,英特尔也将在明年上半年推出GPU产品Larrabe,拟全面支持DirectX、OpenGL等现有API。

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