使用顯卡或者說(shuō)GPU執(zhí)行通用計(jì)算早就已經(jīng)不是什么新鮮的事情，這得益于整個(gè)行業(yè)近年來(lái)不遺余力的推動(dòng)，例如AMD、Apple、NVIDIA、Intel 等都把 GPU 執(zhí)行非圖形處理作為新業(yè)務(wù)的重中之重來(lái)推廣。

    雖然說(shuō)GPU通用計(jì)算不再是新鮮事，但是對(duì)于許多人而言，可能也就僅限于聽(tīng)過(guò)而已，其中的一些關(guān)鍵信息缺并不十分了解，這并不奇怪，因?yàn)?ldquo;聽(tīng)過(guò)”的人當(dāng)中其實(shí)大部分都是游戲玩家，就算對(duì)這方面有更多認(rèn)識(shí)（例如懂得寫OpenCL 代碼）的人來(lái)說(shuō)，也未必能對(duì)廠商為什么會(huì)推出專門的超算卡有充分的認(rèn)知。

    我們以AMDFirePro為例，這個(gè)產(chǎn)品線最初是叫 FireGL，本是針對(duì)圖形工作站為主的應(yīng)用，因?yàn)閳D形工作站的最突出特點(diǎn)就是使用 OpenGL 作為圖形 API。

    后來(lái)AMD推出了FireStream 產(chǎn)品線，這個(gè)產(chǎn)品線類似于競(jìng)爭(zhēng)廠商的 Tesla 產(chǎn)品線，為了統(tǒng)一品牌推廣，AMD 將 FireStream 和 FireGL 產(chǎn)品線合并，現(xiàn)在分別名為 FirePro S 系列和 FirePro W 系列，S 和 W 分別是英文中服務(wù)器和工作站的首字母。

拿下2014年度Green500 ***名的 AMD FirePro S9150 服務(wù)器超算卡

AMDFireProS9150采用了特別設(shè)計(jì)的被動(dòng)散熱方案

    從外觀上看S和W 的區(qū)別其實(shí)很簡(jiǎn)單，分別就是 S 是被動(dòng)散熱，而 W 則是主動(dòng)散熱，而且 W 是主打傳統(tǒng)圖形工作站應(yīng)用的，其中要 W8X00 級(jí)別以上的產(chǎn)品才具備較高的浮點(diǎn)計(jì)算性能，往下的 W 系列顯卡不強(qiáng)調(diào)雙精度性能（至少目前是這樣）。

    除了雙精度性能的區(qū)別外，W8X00級(jí)別以上的產(chǎn)品一般還會(huì)配備較大的卡載內(nèi)存，這樣的設(shè)計(jì)不僅有利于復(fù)雜場(chǎng)景的工作站應(yīng)用，而且對(duì)通用計(jì)算來(lái)說(shuō)也是有非常大的助益。

    在GordenBell（DEC公司早期雇員之一，早期的 PDP 小型機(jī)設(shè)計(jì)者，現(xiàn)在美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)設(shè)立的 Gorden Bell 獎(jiǎng)被視作計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)，于每年 SC 大會(huì)上頒發(fā)）所撰寫的《Great and Big Ideas in Computer Structures》一文中，關(guān)于資源平衡有這樣的說(shuō)法：

    按照上世紀(jì)60年代提出的 Amdahl 法則，指令速度、內(nèi)存容量、位元速率的性能平衡，應(yīng)該做到每秒一條指令對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)的一級(jí)內(nèi)存大小和每秒一個(gè)位元的內(nèi)存帶寬（這些指標(biāo)是相對(duì)值，換個(gè)說(shuō)法就是每周期一條指令的性能需要一個(gè)字節(jié)的一級(jí)內(nèi)存空間和每個(gè)周期一個(gè)位元的內(nèi)存帶寬來(lái)達(dá)致性能平衡）。

    到了90年代，在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，要實(shí)現(xiàn)每秒浮點(diǎn)操作（flops）與內(nèi)存的平衡，就得做到不低于1flops/字節(jié) 到 1flops/8字節(jié)。

    在多級(jí)內(nèi)存方面，美國(guó)LosAlamosNational Laboratory（洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）曾經(jīng)對(duì)若干個(gè)“重大挑戰(zhàn)”的計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了評(píng)估，得出的結(jié)論是：每個(gè)一級(jí)內(nèi)存字節(jié)需要 1/15 到 5000 個(gè)二級(jí)內(nèi)存字節(jié)才能達(dá)致平衡。

    按照這樣的說(shuō)法，如果GPU里有2.8 MiB 內(nèi)存（例如 AMD GPU 里稱作 Local Data Store 的那塊小內(nèi)存），就需要 14 GiB 片外內(nèi)存才能在科學(xué)計(jì)算上做到“性能平衡”，看到這里，也就不能難解釋為何 AMD FirePro W9100 和 FirePro S9150 搭配高達(dá) 16 GiB 的卡載內(nèi)存了——這不是隨便拍下腦袋決定的。

    AMDFirePro產(chǎn)品針對(duì)超算的一個(gè)特別設(shè)計(jì)就是提供了ECC 的支持，而這個(gè)特性在游戲卡中是不提供的。

    超算執(zhí)行的操作往往涉及大量的數(shù)據(jù)處理，但是受到宇宙背景射線的影響，存儲(chǔ)芯片非常容易因此而導(dǎo)致位元錯(cuò)誤，例如8（00111000）會(huì)變成 9（0011 1001）。

    根據(jù)美國(guó)NASA（國(guó)家航空航天局）發(fā)布的一份名為“In-FlightObservationsof Multiple-Bit Upset in DRAMs”的文件有這樣的統(tǒng)計(jì)結(jié)果：

    在1997年發(fā)射的卡西尼－惠更斯號(hào)土星探測(cè)器內(nèi)有兩個(gè)相同的飛行記錄儀，它們各有一個(gè)2.5 GiB 采用商用動(dòng)態(tài)內(nèi)存芯片的內(nèi)存陣列。在頭兩年半的飛行中，飛船的工程自動(dòng)遙測(cè)報(bào)告顯示每天都持續(xù)有大約 280 個(gè)位元錯(cuò)誤，而在頭一個(gè)月的時(shí)候更是可能因?yàn)樘?yáng)粒子活動(dòng)，出現(xiàn)了單日錯(cuò)誤數(shù)增加超過(guò) 4 倍的現(xiàn)象發(fā)生。

    這樣的現(xiàn)象會(huì)隨著DRAM密度的增加而進(jìn)一步加重，這意味著隨著工藝進(jìn)步，芯片越來(lái)越小、耗電越來(lái)越低，同面積存儲(chǔ)器發(fā)生錯(cuò)誤的次數(shù)越多。

    GCN微架構(gòu)在芯片級(jí)提供了硬件ECC，所有的片上緩存都受到ECC 技術(shù)的保護(hù)，能偵測(cè)并矯正片上緩存受宇宙射線影響導(dǎo)致的單個(gè)位元錯(cuò)誤。

    在片外內(nèi)存或者說(shuō)顯卡卡載內(nèi)存上，AMD為FirePro提供了一個(gè)驅(qū)動(dòng)面板開(kāi)關(guān)，允許用家自行決定是否啟用 ECC 技術(shù)，用來(lái)確保這部份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸可靠性。

    當(dāng)然，由于GDDR5缺乏ECC，因此這里就涉及到一些額外的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行驗(yàn)證，容量和帶寬會(huì)因此受到影響，相應(yīng)顯卡的性能會(huì)有一定的影響，影響幅度取決于具體的應(yīng)用。

    和速度受到一定影響相比，計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確才是超算最為關(guān)心的，尤其是大規(guī)模集群計(jì)算，這點(diǎn)和游戲卡只是輸出至顯示器、幾乎不存在數(shù)據(jù)復(fù)用的情況很不一樣。

    說(shuō)到這，就不得不提一個(gè)容易讓人誤解的問(wèn)題：交火并行渲染。Crossfire是AMD的并行渲染技術(shù)，不過(guò)它并不能讓未指定設(shè)備的超算代碼自動(dòng)以并行方式運(yùn)行。

    交火的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)程序會(huì)自動(dòng)安排好渲染幀或者中間數(shù)據(jù)的處理，然后副卡把渲染好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺ɡ镞M(jìn)行后續(xù)的處理（例如合并為最終輸出的色彩緩存數(shù)據(jù)）。

    但是超算的執(zhí)行方式并不是這樣的，原因在于數(shù)據(jù)復(fù)用情況要復(fù)雜許多，理論上它也不需要畫面輸出操作，故此交火和超算是沒(méi)啥關(guān)系的，因此在FirePro上你是看不到游戲卡的那個(gè)交火橋接插頭，因?yàn)槎嗫ú⑿型耆怯沙愦a開(kāi)發(fā)人員或者編譯器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

    綜上所述，你可以看到：

    1、藍(lán)寶PGSAMDFirePro 和游戲卡在硬件上存在板卡級(jí)的區(qū)別。

    2、藍(lán)寶PGSAMDFirePro 和游戲卡存在軟件驅(qū)動(dòng)的重要區(qū)別。

    3、藍(lán)寶PGSAMDFirePro 有多種提供給超算用戶的方案，例如偏工作站應(yīng)用、強(qiáng)調(diào)單精度性能耗電比的 W 系列以及強(qiáng)調(diào)雙精度性能、偏向服務(wù)器、注重機(jī)箱型制的 S 系列。

    不過(guò)除了這幾點(diǎn)外，還有一點(diǎn)需要在***提一下，那就是產(chǎn)品生命周期方面，F(xiàn)irePro提供了至少3年的售后支持，而游戲卡一般也就是 1 年，更重要的是，F(xiàn)irePro 面向的超算是技術(shù)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于游戲的應(yīng)用，非常需要來(lái)自廠商的***手技術(shù)支持，AMD 在這方面為 FirePeo 提供了相應(yīng)的有力支持，經(jīng)常有培訓(xùn)班提供，為用戶打開(kāi)了價(jià)值提升的空間。