Новое поколение NVIDIA Maximus на базе архитектуры Kepler

7 августа 2012 на SIGGRAPH 2012 было представлено второе поколение платформы для рабочих станций NVIDIA Maximus, теперь на архитектуре Kepler. Этот материал написан по итогам пресс-брифинга с американской штаб-квартирой NVIDIA и официальной премьеры нового поколения Maximus на SIGGRAPH 2012, откуда велась прямая онлайн видео-трансляция всех проходящих мероприятий. Спешим успокоить читателей: сайт iXBT.com пока ещё не превратился в рупор корпоративного маркетинга, поэтому в данном материале не было использовано ни одно предложение из пресс-релиза. Все мысли автора предлагаются как дополнение к официальным материалам.

Итак, сразу скажем, что цифра 2 официально с Maximus second generation не используется, также как Quadro и Tesla на Kepler не меняются. Но их можно будет различить по букве K в маркировке карт, например, Quadro K5000, Tesla K20.

Напомним, первое поколение Maximus было представлено в ноябре 2011 года и базировалось на графической плате Quadro + одной или нескольких вычислительных платах Tesla (читайте наш разговор с Nvidia в статье iXBT.com: NVIDIA Quadro и Maximus). В первую очередь, NVIDIA Maximus предназначен для профессионального применения. Наибольшая отдача была зафиксирована в наиболее ресурсоёмких задачах, там где есть что считать, и время расчётов измеряется в часах: научные расчеты, моделирование и трассировка лучей в графике. Во втором поколении Maximus принципиальных изменений не произошло. Это по прежнему связка из графической и вычислительной плат, вероятно поэтому название осталось без изменений. Однако теперь технология или платформа Maximus продвигается более активно и более цельно. Если предыдущее поколение виделось в системе как две разные карты, с дублированием функции и даже необходимостью ручного управления (с чем мы столкнулись во время нашего первого практического знакомства), то сейчас на уровне драйверов неразбериха полностью преодолена даже в первом поколении. Второе поколение — это и вовсе не просто две карты, а единое законченное решение. Более того, благодаря системе сертификации можно будет спокойно покупать готовую рабочую станцию c Maximus и сразу начинать работать, безо всякой дополнительной настройки. О выходе рабочих станций с новым Maximus уже заявили HP, Dell, Lenovo и Fujitsu, плюс отечественные и зарубежные системные интеграторы и многочисленные партнеры Nvidia.

Период становления на ноги Maximus пройден. Из перспективного эксперимента Maximus превращается ни много ни мало в персональный вычислительный центр внутри обычной рабочей станции. В то, что раньше называлось supercomputer, а сейчас high performance computing. Принципиальное и качественное отличие Maximus от вычислительного центра — поддержка привычными прикладными приложениями, которые используют инженеры и дизайнеры, а не только самописный софт и ручная параллелизация задач, что могут себе позволить лишь программисты и ученые. Ничто, впрочем, не мешает любым разработчикам изучить API и использовать Maximus в своих собственных программах.

И ещё раз вернёмся к важному вопросу: в чём отличие Maximus от профессионального графического ускорителя Quadro? В эффективности решения задач, требующих значительных вычислений и одновременно с этим высококачественной визуализации результата. Если графический ускоритель нагрузить и 3D визуализацией, и расчётами, как это происходило до появления Maximus, то непременно скажется нехватка вычислительных ресурсов GPU, пропускной способности различных шин и нехватки объема памяти из-за конфликта интересов вычислительного и графического API (в типичном случае CUDA и OpenGL). Именно для решения этой проблемы и была выдвинута инициатива Maximus, где разделение на две карты повышает производительность от десятков процентов до нескольких раз, в зависимости от типа и масштаба выполняемой задачи. Более того, плата-вычислитель Tesla, созданная только для вычислений, с архитектурой Kepler раскрывается в полной мере. Помимо увеличившейся чистой скорости вычислений в GFlops, соотношение производительность на Ватт стало выше втрое. А, как известно, именно энергоэффективность — это единственное препятствие, которое сдерживает массовое распространение высокопроизводительных вычислений. Мегаваттная мощность и необходимость отвода огромного количества тепла — это отличительная черта всех суперкомпьютеров. В дополнение к этому, у больших вычислительных кластеров на базе CPU зачастую есть ограничения программной части специализированным ПО, которое призвано раскрыть уникальную архитектуру наиболее полно. Maximus дает перенос вычислений на уровень рабочих станций и ускорение расчётов на порядок. А это уже существенно меняет процесс работы с рабочей станцией, ведь вместо ожидания можно сделать больше полезной работы, например, увеличить количество создаваемых финальных вариантов. Конечно, Maximus никак не избежать адаптации под прикладное ПО на уровне драйверов, а прикладному ПО, 3D редакторам и прочим программам, необходимо также умение использования всех особенностей железа, если мы говорим о максимальной отдаче, а не просто о десятках процентов прироста скорости, которые автоматически получаются в существующих версиях. Ранний («бумажный») анонс Maximus как раз способствует активизации партнёров NVIDIA и дорелизной подготовки всего ПО, чтобы конечный потребитель не получил сырой продукт в момент старта продаж. Именно для этого введена программа сертификации ISV (партнёров, поставщиков ПО) и ведётся взаимная адаптация драйверов и прикладного ПО. Поддерживаемыми операционными системами Maximus объявлены Windows и Linux.

В настоящий момент существуют только мобильные Quadro Kepler, десктопные пока есть лишь в инженерных образцах, серийные изделия выйдут в октябре 2012. Tesla Kepler появится ещё позже, в декабре 2012. В анонсе делается упор на Quadro K5000 и Tesla K20. Однако со временем обновленная линейка моделей Kepler получит расширение как вверх, так и вниз. Это связано в первую очередь с тем, что в отдельных задачах мощность Quadro K5000 зачастую будет являться избыточной, а затраты неоправданно высокими. Мощный ускоритель Quadro K5000 является прямой заменой Quadro 5000, при той же самой цене (для рынка США $2249 MSRP).

Главные особенности NVIDIA Quadro K5000

  • количество текстур 1 миллион прямо в памяти видеокарты (Bindless Textures), что ранее было недоступно и требовало участия CPU
  • новое сглаживание FXAA, на смену MSAA (подробнее в статье iXBT.com о NVIDIA GK104)
  • новое сглаживание TXAA учитывает время (буква T от temporal), результат приближен к сглаживанию в кинематографическом рендеринге
  • увеличенный до 4 ГБ объем кадрового буфера
  • аппаратное кодирование в H.264, включая профили high и stereo
  • интерфейс PCIe-3 вдвое быстрее PCIe-2
  • Поддержка 4 мониторов на каждой карте K5000
  • Display Port 1.2 с максимальным разрешением 3840×2160

Главные особенности NVIDIA Tesla K20

  • втрое большая производительность на Ватт (SMX)
  • средства управления параллелизмом графический ядер (Dynamic Parallelism)
  • правильное взаимодействие с многоядерными CPU (Hyper-Q GPU)

В интернете размещены две живые демонстрации работы Kepler. В обоих случаях указывается, что это именно Maximus Kepler. В первом ролике V-Ray работает впечатляюще быстро, но явно не в максимальном качестве. Надо сказать, что рендеринг можно настраивать и получить гораздо более убедительный результат, немного пожертвовав «магией реального времени». Здесь же явно была цель показать именно скорость и работоспособность технологии уже сейчас. Делать какие-то выводы об окончательной производительности преждевременно, пока не будет финальных продуктов и релизных версий драйверов.

Interactive 3D rendering with Autodesk Maya, Chaos Group V-Ray RT 2.0 and NVIDIA Maximus

 

Computational Fluid Dynamics (CFD) with RTT DeltaGen, FluidDyna, and NVIDIA Maximus

 

Дополнительная информация находится на официальном сайте NVIDIA.




20 августа 2012 Г.

����� ��������� NVIDIA Maximus �� ���� ����������� Kepler � �������������� ����� ������ �������� ��

����� ��������� NVIDIA Maximus �� ���� ����������� Kepler

7 ������� 2012 �� SIGGRAPH 2012 ���� ������������ ������ ��������� ��������� ��� ������� ������� NVIDIA Maximus, ������ �� ����������� Kepler. ���� �������� ������� �� ������ �����-�������� � ������������ ����-��������� NVIDIA � ����������� �������� ������ ��������� Maximus �� SIGGRAPH 2012, ������ ������ ������ ������ �����-���������� ���� ���������� �����������. ������ ��������� ���������: ���� iXBT.com ���� ��� �� ����������� � ����� �������������� ����������, ������� � ������ ��������� �� ���� ������������ �� ���� ����������� �� �����-������. ��� ����� ������ ������������ ��� ���������� � ����������� ����������.

����, ����� ������, ��� ����� 2 ���������� � Maximus second generation �� ������������, ����� ��� Quadro � Tesla �� Kepler �� ��������. �� �� ����� ����� ��������� �� ����� K � ���������� ����, ��������, Quadro K5000, Tesla K20.

��������, ������ ��������� Maximus ���� ������������ � ������ 2011 ���� � ������������ �� ����������� ����� Quadro + ����� ��� ���������� �������������� ������ Tesla (������� ��� �������� � Nvidia � ������ iXBT.com: NVIDIA Quadro � Maximus). � ������ �������, NVIDIA Maximus ������������ ��� ����������������� ����������. ���������� ������ ���� ������������� � �������� ����������� �������, ��� ��� ���� ��� �������, � ����� �������� ���������� � �����: ������� �������, ������������� � ����������� ����� � �������. �� ������ ��������� Maximus �������������� ��������� �� ���������. ��� �� �������� ������ �� ����������� � �������������� ����, �������� ������� �������� �������� ��� ���������. ������ ������ ���������� ��� ��������� Maximus ������������ ����� ������� � ����� ������. ���� ���������� ��������� �������� � ������� ��� ��� ������ �����, � ������������� ������� � ���� �������������� ������� ���������� (� ��� �� ����������� �� ����� ������ ������� ������������� ����������), �� ������ �� ������ ��������� ����������� ��������� ���������� ���� � ������ ���������. ������ ��������� — ��� � ����� �� ������ ��� �����, � ������ ����������� �������. ����� ����, ��������� ������� ������������ ����� ����� �������� �������� ������� ������� ������� c Maximus � ����� �������� ��������, ���� ������ �������������� ���������. � ������ ������� ������� � ����� Maximus ��� ������� HP, Dell, Lenovo � Fujitsu, ���� ������������� � ���������� ��������� ����������� � �������������� �������� Nvidia.

������ ����������� �� ���� Maximus �������. �� �������������� ������������ Maximus ������������ �� ����� �� ���� � ������������ �������������� ����� ������ ������� ������� �������. � ��, ��� ������ ���������� supercomputer, � ������ high performance computing. �������������� � ������������ ������� Maximus �� ��������������� ������ — ��������� ���������� ����������� ������������, ������� ���������� �������� � ���������, � �� ������ ���������� ���� � ������ �������������� �����, ��� ����� ���� ��������� ���� ������������ � ������. �����, �������, �� ������ ����� ������������� ������� API � ������������ Maximus � ����� ����������� ����������.

� ��� ��� �������� � ������� �������: � ��� ������� Maximus �� ����������������� ������������ ���������� Quadro? � ������������� ������� �����, ��������� ������������ ���������� � ������������ � ���� ������������������ ������������ ����������. ���� ����������� ���������� ��������� � 3D �������������, � ���������, ��� ��� ����������� �� ��������� Maximus, �� ���������� �������� �������� �������������� �������� GPU, ���������� ����������� ��������� ��� � �������� ������ ������ ��-�� ��������� ��������� ��������������� � ������������ API (� �������� ������ CUDA � OpenGL). ������ ��� ������� ���� �������� � ���� ��������� ���������� Maximus, ��� ���������� �� ��� ����� �������� ������������������ �� �������� ��������� �� ���������� ���, � ����������� �� ���� � �������� ����������� ������. ����� ����, �����-����������� Tesla, ��������� ������ ��� ����������, � ������������ Kepler ������������ � ������ ����. ������ ������������� ������ �������� ���������� � GFlops, ����������� ������������������ �� ���� ����� ���� �����. �, ��� ��������, ������ ������������������� — ��� ������������ �����������, ������� ���������� �������� ��������������� ���������������������� ����������. ����������� �������� � ������������� ������ ��������� ���������� ����� — ��� ������������� ����� ���� ����������������. � ���������� � �����, � ������� �������������� ��������� �� ���� CPU �������� ���� ����������� ����������� ����� ������������������ ��, ������� �������� �������� ���������� ����������� �������� �����. Maximus ���� ������� ���������� �� ������� ������� ������� � ��������� �������� �� �������. � ��� ��� ����������� ������ ������� ������ � ������� ��������, ���� ������ �������� ����� ������� ������ �������� ������, ��������, ��������� ���������� ����������� ��������� ���������. �������, Maximus ����� �� �������� ��������� ��� ���������� �� �� ������ ���������, � ����������� ��, 3D ���������� � ������ ����������, ���������� ����� ������ ������������� ���� ������������ ������, ���� �� ������� � ������������ ������, � �� ������ � �������� ��������� �������� ��������, ������� ������������� ���������� � ������������ �������. ������ («��������») ����� Maximus ��� ��� ������������ ����������� ��������� NVIDIA � ���������� ���������� ����� ��, ����� �������� ����������� �� ������� ����� ������� � ������ ������ ������. ������ ��� ����� ������� ��������� ������������ ISV (���������, ����������� ��) � ������ �������� ��������� ��������� � ����������� ��. ��������������� ������������� ��������� Maximus ��������� Windows � Linux.

� ��������� ������ ���������� ������ ��������� Quadro Kepler, ���������� ���� ���� ���� � ���������� ��������, �������� ������� ������ � ������� 2012. Tesla Kepler �������� ��� �����, � ������� 2012. � ������ �������� ���� �� Quadro K5000Tesla K20. ������ �� �������� ����������� ������� ������� Kepler ������� ���������� ��� �����, ��� � ����. ��� ������� � ������ ������� � ���, ��� � ��������� ������� �������� Quadro K5000 �������� ����� �������� ����������, � ������� ������������ ��������. ������ ���������� Quadro K5000 �������� ������ ������� Quadro 5000, ��� ��� �� ����� ���� (��� ����� ��� $2249 MSRP).

������� ����������� NVIDIA Quadro K5000

  • ���������� ������� 1 ������� ����� � ������ ���������� (Bindless Textures), ��� ����� ���� ���������� � ��������� ������� CPU
  • ����� ����������� FXAA, �� ����� MSAA (��������� � ������ iXBT.com � NVIDIA GK104)
  • ����� ����������� TXAA ��������� ����� (����� T �� temporal), ��������� ��������� � ����������� � ������������������� ����������
  • ����������� �� 4 �� ����� ��������� ������
  • ���������� ����������� � H.264, ������� ������� high � stereo
  • ��������� PCIe-3 ����� ������� PCIe-2
  • ��������� 4 ��������� �� ������ ����� K5000
  • Display Port 1.2 � ������������ ����������� 3840×2160

������� ����������� NVIDIA Tesla K20

  • ����� ������� ������������������ �� ���� (SMX)
  • �������� ���������� ������������� ����������� ���� (Dynamic Parallelism)
  • ���������� �������������� � ������������� CPU (Hyper-Q GPU)

� ��������� ��������� ��� ����� ������������ ������ Kepler. � ����� ������� �����������, ��� ��� ������ Maximus Kepler. � ������ ������ V-Ray �������� ����������� ������, �� ���� �� � ������������ ��������. ���� �������, ��� ��������� ����� ����������� � �������� ������� ����� ������������ ���������, ������� ����������� «������ ��������� �������». ����� �� ���� ���� ���� �������� ������ �������� � ����������������� ���������� ��� ������. ������ �����-�� ������ �� ������������� ������������������ ��������������, ���� �� ����� ��������� ��������� � �������� ������ ���������.

Interactive 3D rendering with Autodesk Maya, Chaos Group V-Ray RT 2.0 and NVIDIA Maximus

 

Computational Fluid Dynamics (CFD) with RTT DeltaGen, FluidDyna, and NVIDIA Maximus

 

�������������� ���������� ��������� �� ����������� ����� NVIDIA.