GPU侵占CPU领域 CUDA技术详细分析

penguit

　　NVIDIA在NVIDIA Editor's Day上展示了不少的新技术，包括即将发布的GeForcwe GTX 280顶级显卡，PhysX物理加速技术，更令人瞩目的是CUDA技术。CUDA技术基于GPU的运算，能提供非常强大的运算能力，往往是CPU运算能力的好几倍，主要应用于数学运算、金融分析、医学检查 、气像预测、电子线路设计、生物分子结构分柝、光学模拟运算等传统借助超级电脑作运算的领域。CUDA技术经过一段时间的发展已经日渐成熟，NVIDIA Editor's Day上NVIDIA展示第二代的CUDA 2.0技术，而支持CUDA 2.0技术的显卡将更加多，面向的用户由以前的高端运算慢慢下底端普及，如物理运算，视频解码等的日常应用的领域，只要拥有G8x或G9x的产品就可以通过驱动实现CUDA平台运算。

　　首先来了解一下CUDA究竟是什么？CUDA(Compute Unified Device Architecture)，显卡厂商NVidia推出的运算平台。随着显卡的发展，GPU越来越强大，而且GPU为显示图像做了优化。在计算上已经超越了通用的CPU。如此强大的芯片如果只是作为显卡就太浪费了，因此NVIDIA推出CUDA，让显卡可以用于图像计算以外的应用。NVIDIA CUDA技术是当今世界上唯一针对NVIDIA GPU（图形处理器）的C语言环境，为支持CUDA技术的NVIDIA GPU（图形处理器）带来无穷的图形计算处理性能。凭借NVIDIA CUDA技术，开发人员能够利用NVIDIA GPU（图形处理器）攻克极其复杂的密集型计算难题，应用到诸如石油与天然气的开发，金融风险管理，产品设计，媒体图像以及科学研究等领域。简单说就是利用GPU强大的运算能力代替CPU进行科学运算。
　　CUDA平台是透过运用显卡内的Unified Shader Processor进行数学运算，透过这项技术，应用软件可利用显卡强大的浮点处理能力进行运算，相较现时最快的处理器仍有十数倍的优势。CUDA平台支援C语言及在科学研究常用的Fortran语言，透过驱动程式的API接口，达成平行运算，若用户拥有超过两张或以上支援CUDA平台的显卡，驱动程式将透过PCI Express总线自动分配工作至不同GPU上，进一步提升效能。

　　NVIDIA将在6月17日跟随GeForce GTX 200系列同日发布CUDA2.0平台，加入双精度运算支援，为应用提供更准确的运算结果，以气像预测为例，使用GeForce8800 GTX对比Pentium D 2.8GHz用于WRF模式气像运算，发现 GeForce 8800 GTX 拥有17倍的效能优势，Cost per FLOP则约为1.2X。

　　CUDA 2.0平台将在6月17日发布，CUDA的应用将会更为普及化，从以往的科学运算普及到一般的应用层面上，如物理运算，视频编码等的日常应用，更有消息指Super pi也将会支持CUDA平台，可见CUDA平台相当有发展的前景。CUDA运用GPU运算可以大大降低CPU的远算量，使得处理速度有明显提升的同时CPU占用率更加低。

CUDA显卡支持列表

　　Intel再4月份上海IDF上公开指出绘图卡产品将会成为历史，显卡将会整合到CPU里面去。NVIDIA之后立即提出出用户省下买高阶处理器的钱，用来买一片好的绘图卡更来得实际，另一方面，NVIDIA 赶紧开发CUDA2.0平台，与第三方软件商合作，开发不同绘图以外的平行运算应用。可见NVIDIA提出的理论是有自己的足够证据，即使NVIDIA没有生产CPU的能力，凭借CUDA2.0平台的运算能力可以将CPU负责的运算转化为GPU运算，CPU在整个系统中的分量大大降低。

　　NVIDIA的GPU不仅能提供图形处理能力和视频解码能力，甚至可以取代CPU的部分功能，提供强大的运算能力。以9800GTX为例，其处理核心多达128个，已提供648GLOP 处理能力，这是一般CPU无法比拟的。NVIDIA在NVIDIA Editor's Day上提出在显卡运算效能早已超越处理器下，现在NVIDIA进一步开放平台，让软件可选择效能更高的GPU作运算，反侵佔传统CPU领域。
　　在视频编码方面以往都是采用CPU运算，要将一段高清视频进行编码可以要花费比较长的时间，但通过CUDA平台开发的编码软件运用GPU运算时间将会大大缩小。Elemental Technologies公司採用了在 NVIDIA CUDA基础上，开发出BadaBOOM软件，运用GPU为影像进行HD编码。

　　以2小时的影像为例，尽管用家采用高端的3GHz四核心CPU ，HD编码仍需要5小时，甚至最长时间，如果用户拥有支援 CUDA平台的绘图卡，以GeForce 9600GT为例，编码可减少至只需50分钟，甚至更少，大大节省编码的时间。
　　CUDA 2.0的另外一个方面的应用是物理加速，为抗衡Intel早前并购物理加速引擎开发公司Havok所得的技术 ，NVIDIA早前亦并购物理加速卡厂商AGEIA，取得其物理加速技术，经过数月开发后，NVIDIA已经完成了新版PhysX软体开发，使用GPU作为运算核心，并将在6月17日发布。

　　PhysX物理加速芯片将不再继续开发，取而代之的是建立在CUDA 2.0的新版PhysX驱动，即使电脑没有安装PhysX物理加速卡，所有拥有Unified Shader Processor的NVIDIA显示卡，包含GeForce 8及 GeForce 9家族绘图卡，将拥有物理加速能力，提供单纯使用处理器多10倍以上的物理加速运算能力。所有目前已使用PhysX技术的游戏都支持新版驱动程序，如果装有支持CUDA平台的显卡，游戏将自动选取显卡进行物理加速运算，否则仍会使用性能较慢的CPU进行运算。此外，PhysX并不只使用于游戏市场，同时亦会运用 CUDA通用运算领域上，应用更广。
　　CUDA 2.0虽然要在6月17才正式发布，但基于CUDA地软件已经发布，虽然是比较简单的软件，用户可以率先体验CUDA的效果。Cooliris开发出一款名为PicLens建基于CUDA平台的插件支援Firefox 、Internet Explorer 及Safari 等常用浏览器，借助 GPU的运算能力，对Facebook ，Flickr 、Google 、Picasa 、Yahoo 、Youtube等应用创建出3D视觉搜索介面。PicLens实时做出一道立体墙，将搜索结果展现于3D空间内，用户可使用鼠标控制移动方向，实现无缝转页，并容许随时放大、缩小图片或播放影片，使搜寻更方便快捷。

　　CUDA 2.0平台提供相当强大的运算能力，这是CPU运算无法比美的，CUDA平台的普及还需要大量的软件支持，通过支持CUDA的软件挖掘GPU的性能。CUDA平台将是一个非常有前景的应用平台，它告诉人们GPU并不是单单用于图形处理运算，GPU的的运算能力是相当强大的，在某程度上GPU可以取代CPU进行运算，而且效能要比CPU出色不少。

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未来的技术

wdgzss

辛苦了.不错!大家可以了解!

xiaoxinjinli

这已经不是未来的技术了，正是现在的技术。在2003年的时候就存在brookGPU这个利用 opengl API实现gpgpu编程的平台。