使用顯卡或者說GPU執(zhí)行通用計算早就已經(jīng)不是什么新鮮的事情，這得益于整個行業(yè)近年來不遺余力的推動，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)的重中之重來推廣。

    雖然說GPU通用計算不再是新鮮事，但是對于許多人而言，可能也就僅限于聽過而已，其中的一些關(guān)鍵信息缺并不十分了解，這并不奇怪，因為“聽過”的人當(dāng)中其實大部分都是游戲玩家，就算對這方面有更多認識（例如懂得寫OpenCL 代碼）的人來說，也未必能對廠商為什么會推出專門的超算卡有充分的認知。

    我們以AMDFirePro為例，這個產(chǎn)品線最初是叫 FireGL，本是針對圖形工作站為主的應(yīng)用，因為圖形工作站的最突出特點就是使用 OpenGL 作為圖形 API。

    后來AMD推出了FireStream 產(chǎn)品線，這個產(chǎn)品線類似于競爭廠商的 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)計的被動散熱方案

    從外觀上看S和W 的區(qū)別其實很簡單，分別就是 S 是被動散熱，而 W 則是主動散熱，而且 W 是主打傳統(tǒng)圖形工作站應(yīng)用的，其中要 W8X00 級別以上的產(chǎn)品才具備較高的浮點計算性能，往下的 W 系列顯卡不強調(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級別以上的產(chǎn)品一般還會配備較大的卡載內(nèi)存，這樣的設(shè)計不僅有利于復(fù)雜場景的工作站應(yīng)用，而且對通用計算來說也是有非常大的助益。

    在GordenBell（DEC公司早期雇員之一，早期的 PDP 小型機設(shè)計者，現(xiàn)在美國計算機協(xié)會設(shè)立的 Gorden Bell 獎被視作計算機界的諾貝爾獎，于每年 SC 大會上頒發(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應(yīng)一個字節(jié)的一級內(nèi)存大小和每秒一個位元的內(nèi)存帶寬（這些指標(biāo)是相對值，換個說法就是每周期一條指令的性能需要一個字節(jié)的一級內(nèi)存空間和每個周期一個位元的內(nèi)存帶寬來達致性能平衡）。

    到了90年代，在科學(xué)計算領(lǐng)域，要實現(xiàn)每秒浮點操作（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)。

    在多級內(nèi)存方面，美國LosAlamosNational Laboratory（洛斯阿拉莫斯國家實驗室）曾經(jīng)對若干個“重大挑戰(zhàn)”的計算問題進行了評估，得出的結(jié)論是：每個一級內(nèi)存字節(jié)需要 1/15 到 5000 個二級內(nèi)存字節(jié)才能達致平衡。

    按照這樣的說法，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 16 GiB 的卡載內(nèi)存了——這不是隨便拍下腦袋決定的。

    AMDFirePro產(chǎn)品針對超算的一個特別設(shè)計就是提供了ECC 的支持，而這個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，存儲芯片非常容易因此而導(dǎo)致位元錯誤，例如8（00111000）會變成 9（0011 1001）。

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

    在1997年發(fā)射的卡西尼－惠更斯號土星探測器內(nèi)有兩個相同的飛行記錄儀，它們各有一個2.5 GiB 采用商用動態(tài)內(nèi)存芯片的內(nèi)存陣列。在頭兩年半的飛行中，飛船的工程自動遙測報告顯示每天都持續(xù)有大約 280 個位元錯誤，而在頭一個月的時候更是可能因為太陽粒子活動，出現(xiàn)了單日錯誤數(shù)增加超過 4 倍的現(xiàn)象發(fā)生。

    這樣的現(xiàn)象會隨著DRAM密度的增加而進一步加重，這意味著隨著工藝進步，芯片越來越小、耗電越來越低，同面積存儲器發(fā)生錯誤的次數(shù)越多。

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

    在片外內(nèi)存或者說顯卡卡載內(nèi)存上，AMD為FirePro提供了一個驅(qū)動面板開關(guān)，允許用家自行決定是否啟用 ECC 技術(shù)，用來確保這部份數(shù)據(jù)存儲和傳輸可靠性。

    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)傳輸進行驗證，容量和帶寬會因此受到影響，相應(yīng)顯卡的性能會有一定的影響，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)模集群計算，這點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。

    說到這，就不得不提一個容易讓人誤解的問題：交火并行渲染。Crossfire是AMD的并行渲染技術(shù)，不過它并不能讓未指定設(shè)備的超算代碼自動以并行方式運行。

    交火的時候，驅(qū)動程序會自動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啥關(guān)系的，因此在FirePro上你是看不到游戲卡的那個交火橋接插頭，因為多卡并行完全是由超算代碼開發(fā)人員或者編譯器來實現(xiàn)的。

    綜上所述，你可以看到：

    1、藍寶PGSAMDFirePro 和游戲卡在硬件上存在板卡級的區(qū)別。

    2、藍寶PGSAMDFirePro 和游戲卡存在軟件驅(qū)動的重要區(qū)別。

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

    不過除了這幾點外，還有一點需要在***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)含量遠遠高于游戲的應(yīng)用，非常需要來自廠商的***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，為用戶打開了價值提升的空間。