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前段時(shí)間，NVIDIA在北京國(guó)家會(huì)議中心舉辦了GTC(GPU Technology Conference)大會(huì)亞洲站的會(huì)議。在會(huì)上，NVIDIA總裁兼CEO黃仁勛發(fā)表了主題演講。在演講中，黃仁勛不僅為大家介紹了新一代GPU在傳統(tǒng)PC領(lǐng)域的應(yīng)用情況，更為我們介紹了GPU在工作站以及高性能計(jì)算方面所取得的成就。除了新技術(shù)為傳統(tǒng)PC應(yīng)用所帶來(lái)的新體驗(yàn)，其在高性能計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用則讓很多與會(huì)者大開(kāi)眼界。NVIDIA為什么能夠在高性能計(jì)算領(lǐng)域獲得成功?筆者認(rèn)為，這其中有三方面的因素影響。

首先，在高性能計(jì)算領(lǐng)域，功耗已經(jīng)成為了限制行業(yè)繼續(xù)發(fā)展的一大阻礙。由于普通CPU在線程以及核心數(shù)量上與GPU存在著巨大的差距，因此，如果單純依靠CPU，超算性能的提升將在很大程度上受限于能源成本以及功率限制。根據(jù)之前浪潮集團(tuán)高級(jí)副總裁王恩東的表述，在高性能計(jì)算從千萬(wàn)億次向百億億次前進(jìn)的過(guò)程中，性能需要提升1000倍，但以現(xiàn)在的技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，功耗最高只能提升三倍。否則按照現(xiàn)在的功耗水平來(lái)計(jì)算的話，一臺(tái)百億億次計(jì)算機(jī)需要一座核電站才能滿足其功率需求。

因此，高性能計(jì)算在今后一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展將主要依靠提高并行化水平和效率來(lái)完成。而NVIDIA所生產(chǎn)的GPGPU的優(yōu)勢(shì)就在于大量核心以及高度并行化的處理架構(gòu)。這也正是以NVIDIA所代表的GPGPU產(chǎn)品能夠在超算行業(yè)產(chǎn)生大量應(yīng)用的原因。

其次，有了GPGPU模式，為什么只有NVIDIA成功?

但羅馬不是一天建成的，用一句老掉牙的話來(lái)說(shuō)，黃仁勛在下一盤(pán)很大的棋。

我們都知道，軟件是應(yīng)用的核心;沒(méi)有軟件，再?gòu)?qiáng)悍的硬件和架構(gòu)都沒(méi)法發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，從而變成一堆廢鐵。這句話每個(gè)人都知道，但很少有人再繼續(xù)追問(wèn)，軟件的核心又是什么�？梢哉f(shuō)GPGPU(通用GPU)能夠擁有今天這番局面在很大程度上，與NVIDIA發(fā)現(xiàn)了什么是“軟件的核心”有關(guān)。

一種新的硬件和架構(gòu)能夠流行起來(lái)，其本身具備的性能和優(yōu)勢(shì)僅僅是一方面，更重要的是有眾多的開(kāi)發(fā)者為其源源不斷的提供應(yīng)用程序來(lái)支持。iOS和Android的流行就是這一理論最好的證明。

數(shù)年前，NVIDIA和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在同一時(shí)間推出了具備通用計(jì)算能力的GPU，也就是我們所說(shuō)的GPGPU。但不同的是NVIDIA的GPU所采用的編程環(huán)境是封閉的，而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所采用的編程環(huán)境是基于OpenCL的開(kāi)放環(huán)境。在當(dāng)時(shí)，很多評(píng)論認(rèn)為對(duì)于一個(gè)新生事物來(lái)說(shuō)，開(kāi)放的策略會(huì)吸引更多的合作者，因此在競(jìng)爭(zhēng)中更有優(yōu)勢(shì)。

但實(shí)際的情況并非如此。在產(chǎn)品發(fā)布之后的數(shù)年中，NVIDIA與全球知名的教育機(jī)構(gòu)展開(kāi)了廣泛的合作，并派駐工程師和研發(fā)人員來(lái)到學(xué)校中現(xiàn)場(chǎng)教授針對(duì)NVIDIA產(chǎn)品的編程方法和技巧，使得一時(shí)間，相關(guān)方面的軟件開(kāi)發(fā)人才儲(chǔ)備迅速增加。而NVIDIA所選擇的這些教育機(jī)構(gòu)就包括了我們所熟知的清華和北大。

當(dāng)然，與教育機(jī)構(gòu)的合作僅僅是解決了應(yīng)用開(kāi)發(fā)的人才儲(chǔ)備問(wèn)題，現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題同樣需要解決。NVIDIA通過(guò)派駐工程師和指導(dǎo)開(kāi)發(fā)等形式，與眾多軟件廠商建立起了長(zhǎng)期的合作關(guān)系，使得眾多軟件都可以為NVIDIA GPU提供額外的加速特性，而更高的軟件性能同樣是提升軟件用戶體驗(yàn)的重要體現(xiàn)。通過(guò)這種雙贏的合作，NVIDIA很快打開(kāi)了局面，并在一定程度上建立了自己的軟硬件合作聯(lián)盟。

而反觀競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，由于缺乏廠商的主導(dǎo)以及商業(yè)同盟，盡管采取了開(kāi)放的開(kāi)發(fā)環(huán)境，但無(wú)論是民用領(lǐng)域還是企業(yè)、科研領(lǐng)域，其上的應(yīng)用軟件都很少，開(kāi)發(fā)人才更是難覓蹤影。

在實(shí)際的GPGPU應(yīng)用當(dāng)中，國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中新是目前NVIDIA對(duì)外宣傳的形象工程。由于該中心所擁有的天河1A是2010年世界排名第一，目前排名第二的大型超級(jí)計(jì)算機(jī)，并且大量采用了NVIDIA Tesla系列GPGPU作為專用浮點(diǎn)處理器。根據(jù)超級(jí)計(jì)算天津中心的孟博士在GTC大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的介紹，目前，該中心已經(jīng)有合作單位200多家，其中正式簽訂合同的用戶為80多家。而這也就意味著這80多家單位都需要根據(jù)自己應(yīng)用的需求和特點(diǎn)編寫(xiě)相應(yīng)的計(jì)算軟件，并且需要在保證安全的同時(shí)注意提升效率。

能夠有如此多的相關(guān)行業(yè)應(yīng)用，對(duì)我國(guó)超算行業(yè)以及NVIDIA來(lái)說(shuō)都是一個(gè)很好的現(xiàn)象。對(duì)并行計(jì)算軟件編程的重視，不僅是對(duì)自家產(chǎn)品最好的售后服務(wù)，更是提升產(chǎn)品生命周期的最好方式。根據(jù)2011年11月的統(tǒng)計(jì)，全球超算500強(qiáng)中采用GPGPU進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算的系統(tǒng)共有37套，其中NVIDIA 產(chǎn)品占領(lǐng)了其中的35套，相對(duì)于2011年6月的超算排行榜來(lái)說(shuō)，NVIDIA成長(zhǎng)率接近200%。能夠有這樣的增長(zhǎng)率，與NVIDIA相關(guān)產(chǎn)品的軟件編程環(huán)境趨近成熟也有很大的關(guān)系。

憑借NVIDIA產(chǎn)品本身的優(yōu)勢(shì)以及在軟件編程方面持續(xù)不斷的投入，NVIDIA終于逐漸成為高性能計(jì)算異構(gòu)架構(gòu)的代表。而其所帶來(lái)的性能和功耗優(yōu)勢(shì)也必定會(huì)在未來(lái)成為更多高性能計(jì)算項(xiàng)目所選擇的對(duì)象。在消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域中到處碰壁的NVIDIA也終于找到了自己的突破口;還是那句話，這是一盤(pán)很大的棋，黃仁勛和眾多參與者如何走位還要看未來(lái)的發(fā)展。