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GPU计算光荣使命,Tesla K10及K20技术规格详解

  在GTC 2012大会上,NVIDIA老总黄仁勋公布了新一代Tesla加速卡的详情,不过此次发布的Tesla显卡算是双胞胎,一款是基于双芯GK104架构的Tesla K10,另外一款则使用了真正的新架构,基于GK110核心的Tesla K20。

  K10和K20的特性有所不同,重点也不一样

  首先来看K10,它的物理外观与GTX 690显卡没什么区别,但是NVIDIA公布的几项参数耐人寻味,单精度浮点能力为4.58TFLOPS,带宽为320GB/s,作为对比的是GTX 680单精度运算能力3.09TFLOPS,192GB/s带宽,而GTX 690也有5.62TFLOPS,384GB/s带宽,上一代Fermi核心浮点运算能力为1.58TFLOPS,带宽192GB/s。

  从参数上看,K10达到了NVIDIA所说的三倍于Fermi家族的单精度浮点能力,但是比GTX 680只提高了50%,带宽也只高了了67%左右(需要支持ECC纠错,显存频率有所下降),明显不如GTX 690显卡。

  由于是同样的架构,Tesla K10很明显在核心和显存频率上做了妥协,由于GK104架构的能效比很高,而HPC领域对功耗、发热也不甚敏感,不知NVIDIA为何将K10的规格定的比GTX 690还低。

  现场的图片没有公布K10的显存容量和TDP信息,但是GeForce GRID页面出现的K520显卡规格与K10一致,而显存容量是8GB,TDP是250W,二者其实都是双芯GK104显卡,因此Tesla K10也是8GB显存,250W TDP。(这个功耗低于GTX 690的300W,或许是规格降低最可能的解释了)

  Tesla K10现在就可以出货,但是它并不是重点,个人觉得它只是个过渡产品,扮演救火队员的角色,因为GK104先天孱弱的双精度运算能力注定了它不可能在HPC市场有多高的成就,NVIDIA之所以推GTX 690上阵是因为GK110架构来的比预期的还要晚。

  GK110是NVIDIA针对高性能GPU计算市场开发的架构,之前一直传闻到今年8月份就会发布,但是NVIDIA给出的日期是今年第四季度,不论是28nm产能还是芯片自身的问题,这大半年的空白期总需要有人先顶上,这就是K10的使命了。

  Tesla K20与GK110架构

  NVIDIA对K20的描述是“3倍双精度浮点性能”,并有Hyper-Q、Dynamic Parallelism等多种并行计算技术加持,这些是现有的GK104架构不具备的。

  NVIDIA的PDF资料中介绍了GK110的SMX架构,也是192个CUDA核心

  必须要承认,以前泄露的有关GK110架构的消息是错误的,GK110的SMX架构其实跟GK104还是一样的,都是192个CUDA核心,32组SFU单元以及32个LD/ST单元。

  GK110架构图

  除去其他的功能单元之外,GK110核心总共有15组SMX单元,2880个CUDA核心,但是Heise声称并非所有单元都是启用的,实际上可能只有13-14组SMX单元,实际CUDA核心是2496或者2688个。

  显存位宽是384bit,已为黄仁勋和NVIDIA CTO确认。由于CUDA核心数已经低于之前的报道,显存位宽降到384bit也是很自然的事,如果保持GK104的6Gbps显存速率,那么GK110的带宽将达到288GB/s,终于超过AMD GCN架构的260GB/s了。

  NVIDIA给出的3倍双精度浮点性能不知是跟GF110显卡还是跟GF110核心的Tesla加速卡做的比较,GF110的单精度浮点能力为1.58TFLOPS,显卡中的双精度为单精度的1/4,也就是0.4TFLOPS,但是GF110核心的Tesla卡双精度能力可达单精度1/2,大约是0.8TFLOPS。

  如此一来,如果以显卡为基础,GK110的双精度浮点性能大约是1.2TFLOPS以上,如果是Tesla卡的3倍,那就是2.4TFLOPS以上,鉴于后者已经超出之前传闻的2TFLOPS的能力,GK110的双精度浮点能力应该是1.2TFLOPS或更高。

  Tesla K20配置了6pin+8pin供电接口

 

  核心面积和TDP未知,不过K20配备的是6pin和8pin供电接口,最大TDP不会超过300W。晶体管数量也是一个70亿,准确点说是71亿。