NVIDIA Tesla K20 GPU 打造更有效率的世界最快超級電腦

可以看到自2008年Tesla運算卡首度發表以來，GPU運算效能成長幾乎可說是等比級數的型態，隨著技術的精進能源效率也越來越好
這次要帶來的是採用當前最強Kepler架構GPU的 Tesla K20
Tesla K20使用GK110晶片，內含15組SMX單元，總共有2880個CUDA Core
預定發行Tesla K20和K20X兩種規格，主要差異在記憶體容量與頻寬
整張運算卡的功耗：Tesla K20為225W，K20X則為235K
Tesla K20X相較於前代採用Fermi架構最頂級的M2090，效能約有將近3倍快，因此整體更有能源效率
Kepler架構的加速運算相較於Fermi架構也更有效率
而由美國政府橡樹嶺國家實驗室打造目前世界最快的超級電腦Titan即採用了18688個 Tesla K20X GPU，運算速率達到 17.59 Petaflops (1 Pata = 10¹⁵ 1千兆)，打敗IBM在加州LawrenceLivermore國家實驗室的Sequoia
一直以來能源始終是超級電腦的一大問題，Titan的前身Jaguar僅採用CPU運算，在運行 2.3 Petaflops 的運算速率時就必須消耗7百萬瓦的電力，在美國可供應約7000個家庭的用電需求
而GPU的強項是平行運算，相較於CPU的序列運算可達已有10倍左右的性能，能源效率也達5倍之多
Titan採用的是 Cray XK7 可擴展性超級電腦架構，NVIDIA Tesla K20X GPU 帶來CUDA與OpanACC更強的運算速率
這麼強大的運算效能主要應用在分子科學、氣候變遷、生物/基因工程學、天文物理學、燃料探勘與核能科學
Titan不僅擁有"世界上最快的超級電腦"頭銜，由 Tesla K20X 帶來的高能源效率也讓Titan奪得"世界上每瓦效能最高的超級電腦"頭銜
目前CUDA技術已經運用在非常多的科學運算當中
全新的 CUDA 5.0 擁有 GPUDirect 技術，兩台伺服器在平行運算的同時交換資料不需要再經過系統記憶體，達成更好的運算效率
動態平行運算可讓GPU自行偵測最需要精細運算的部分，將運算資源大量運用在該處，以同時保有高速運算與能源效率
可以看到 NVIDIA Tesla K20X GPU 相較於 Intel Sandy Bridge CPU 的有將近8~18倍的效能差距
另外在OpenACC燃料探勘方面的運算，Titan相較於Jaguar有4倍的性能提升
Intel也在這兩天發表了基於多核心CPU運算的 Xeon Phi，相較於GPU運算的應用範圍明顯少了許多
NVIDIA Tesla K20 是屬於單純的運算卡，因此要能發揮最完整的效能建議搭配同樣是Kepler架構的 Quadro K5000 專業繪圖卡

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