Ποια είναι η σημασία των επεξεργαστών ροής σε GPU;

Οι περισσότερες νεότερες κάρτες γραφικών έχουν επεξεργαστές ροής ενσωματωμένους στη μονάδα επεξεργασίας γραφικών. Η GPU μπορεί επίσης να ενσωματωθεί στη μητρική πλακέτα ή στην κεντρική μονάδα επεξεργασίας. Η επεξεργασία ροής είναι μια τεχνική προγραμματισμού που απλοποιεί την παράλληλη επεξεργασία υλικού και λογισμικού. Οι επεξεργαστές ρεύματος στη GPU χειρίζονται τις περισσότερες από τις παραδοσιακές εργασίες απεικόνισης γραφικών ή μπορούν να προγραμματιστούν εναλλακτικά για περισσότερη γενική τραγάνισμα αριθμών.

Εφαρμογές

Οι επεξεργαστές ροής είναι κατάλληλοι για παραδοσιακές εργασίες που επικεντρώνονται σε GPU, όπως η επεξεργασία εικόνας, βίντεο και σήματος. Ωστόσο, γίνεται ολοένα και συχνότερη η χρήση των επεξεργαστών ροής στη GPU τόσο για τη γενική όσο και για την επιστημονική τραγάνισμα αριθμών. Οι τεχνικές επεξεργασίας ροής λειτουργούν καλά για την ανίχνευση ακτίνων, τη δυναμική των υπολογιστικών υγρών, τον υπολογισμό των καιρικών συνθηκών και τον υπολογισμό των πτυχών των πρωτεϊνών. Οι εφαρμογές που απαιτούν τεράστιες λειτουργίες διανύσματος και υπολογισμοί υψηλής απόδοσης παρουσιάζουν μεγάλα κέρδη σε σύγκριση με τον κλασικό τρεξίματος του αριθμού CPU. Οι εφαρμογές γενικού σκοπού ενδέχεται να μην βλέπουν βελτιώσεις ταχύτητας.

Ιστορία

Οι παραδοσιακές επεξεργαστές επεξεργάστηκαν ως ενιαίο επεξεργαστή εκτελώντας μια ενιαία ροή εντολών που λειτουργεί με δεδομένα αποθηκευμένα σε μία θέση μνήμης. Αυτή η αρχιτεκτονική αναφέρεται ως "ενιαία διδασκαλία, ενιαία δεδομένα". Παράλληλες τεχνικές αναπτύχθηκαν για να αντιμετωπίσουν την αυξανόμενη ποσότητα δεδομένων που έπρεπε να επεξεργαστούν, επιτρέποντας ταυτόχρονα την εκτέλεση εργασιών σε πολλαπλές τοποθεσίες δεδομένων. Η επεξεργασία ροής είναι ένας κλάδος των εξελίξεων αυτών που διευκολύνει κάποιες από τις πραγματικές εφαρμογές που εντοπίστηκαν στις προηγούμενες τεχνολογίες.

Σκέψεις

Οι εφαρμογές που επιθυμούν να χρησιμοποιούν την επεξεργασία ροής πρέπει να σχεδιάζονται από την αρχή για να εκμεταλλευτούν αποτελεσματικά την τεχνολογία. Δεν θα επωφεληθούν όλα τα προγράμματα και οι περισσότερες επιχειρηματικές εφαρμογές γενικού σκοπού θα περιοριστούν σε μη επιτάχυνση σε σχέση με τα τεράστια κέρδη που πραγματοποιούνται από πολύ εξειδικευμένα προγράμματα ή τεχνικές ανάπτυξης. Η επεξεργασία ροής είναι κατάλληλη για προγράμματα που απαιτούν υψηλή υπολογιστική ένταση που ταιριάζει σε ένα μοντέλο παράλληλης εκτέλεσης.

Άλλες μετρήσεις απόδοσης

Ο αριθμός των επεξεργαστών ροής (και η ταχύτητά τους) δεν είναι η μόνη σημαντική μέτρηση για την απόδοση GPU. Οι διαφορετικές μονάδες GPU έχουν διαφορετικές ταχύτητες ρολογιού μεταξύ της ίδιας της GPU, της μνήμης και των επεξεργαστών. Έχουν επίσης διαφορετικούς περιορισμούς αρχιτεκτονικής και εύρους ζώνης μεταξύ αυτών των ξεχωριστών στοιχείων. Όλα αυτά μαζί καθορίζουν την αποτελεσματική απόδοση της GPU στο σύνολό της. Οι αξιολογήσεις και οι δείκτες αναφοράς είναι ο καλύτερος τρόπος να εκτιμηθεί η συνολική απόδοση μιας GPU έναντι άλλων συγκρίσιμων μονάδων.