Отчёт о конференции GPU Technology Conference 2009, организованной компанией Nvidia


День первый



Осенью этого года впервые прошла конференция компании Nvidia, посвящённая различным аспектам использования графических процессоров. Время её проведения — с 30 сентября по 2 октября 2009 года, место — город Сан-Хосе, штат Калифорния. Он находится рядом с Санта Кларой, где расположен главный офис Nvidia, Сан-Франциско и вообще — в центре известной Кремниевой Долины.

В качестве площадки для конференции в Nvidia выбрали гостиницу The Fairmont San Jose. Это современный отель из двух зданий, в которых есть множество комнат для встреч и конференц-залов, что прекрасно подошло для столь масштабного мероприятия с насыщенным планом мероприятий. iXBT.com посчастливилось быть одним из немногочисленных приглашённых на GTC изданий, представляющих русскоязычные СМИ. И сейчас мы подробно опишем всё мероприятие, каким его увидели мы.

Как уверяют представители Nvidia, это не последователь дела конференции NVISION, которая проходила в прошлом году, а совсем другая конференция. Более серьёзная, если можно так выразиться. Хотя и на NVISION были и технические и прикладные сессии, но это было интересное зрелище, в первую очередь. В том числе и из-за чемпионата по игровым дисциплинам, проведенного тогда в рамках конференции.

Программа GTC же включала только серьёзные мероприятия: научно-исследовательские (Nvidia Research Summit), мероприятия для разработчиков на GPU (GPU Developers Summit), а также обмен опытом между компаниями, использующими и развивающимися в сфере использования графических процессоров (Emerging Companies Summit). То есть, GTC — это серьёзное мероприятие для разработчиков, учёных и бизнесменов, так или иначе заинтересованных в использовании возможностей GPU.

На конференции было представлено просто огромное количество компаний, учебных заведений и специалистов, а также их стендов. Просто для того, чтобы перечислить список участников, Nvidia выпустила толстенную брошюру, а также кучу другой бумажной и электронной информации. И это всё только вкратце описывало происходившее на конференции. Посмотрите на план гостиницы, все её многочисленные залы были заняты мероприятиями с утра до вечера.

К сожалению, из-за этой обширности охватить всю выставку не представлялось возможным. Но это и понятно, ведь мероприятие было предназначено для тех, кто знает, что им нужно. Мне, как журналисту, были интересны, прежде всего, ключевые презентации (keynote), проводимые главами компаний и интересными специалистами, выставка достижений в области использования графических процессоров в различных сферах, а также интервью с представителями компании Nvidia в узком кругу журналистов.

Первый день конференции начался с выступления Дженсена Хуанга (Jen-Hsun Huang), президента Nvidia, если кто вдруг ещё не знает. Пожалуй, это было самое важное по значимости событие GTC 2009, ведь именно в процессе этого выступления была анонсирована новая вычислительная архитектура компании Nvidia, которая получила название Fermi (в честь Энрико Ферми — выдающегося итальянского физика, который внёс большой вклад в развитие современной теоретической и экспериментальной физики).

Выступление Дженсена не ограничивалось анонсом новой архитектуры, многое в нём было посвящено развитию вычислений на графических процессорах, да и будущем компании в целом. К сожалению, передать атмосферу и вообще впечатление от выступления Дженсена текстов очень сложно, а скорее даже невозможно.

Началось всё с выхода Дэна Виволи (Dan Vivoli), исполнительного вице-президента Nvidia. Дэн вкратце рассказал о широчайшей аудитории конференции, о представителях более чем 40 стран мира на GTC. Причём, по его словам, количество мест было недостаточным для всех желающих! Посетить GTC захотело в полтора раза большее количество человек, чем было изначально запланировано.

Представитель Nvidia остановился на темах, которые будут обсуждаться на конференции, но самое интересное — рассказал о том, что конференция будет транслироваться по Интернету в реальном времени, и при этом их партнёр, компания Elemental, будет использовать возможности расчётов на GPU при помощи Nvidia CUDA. Эти записи затем выкладывались на вебсайт Nvidia в виде подкастов, где были доступны для всех зрителей. Очень правильное решение, на мой взгляд.

Ещё одним интересным техническим ходом стала запись в стереорежиме ключевого выступления Дженсена. Естественно, также в HD качестве и в реальном времени. Это касается и презентаций, которые имели объём, а также и живого выступления главы Nvidia. Сцена снималась специальными камерами, а картинка показывалась на экранах по краям сцены. И те зрители, которые сидели далеко от неё, могли видеть всё выступление в объёме. В очках смотреть на это было — чистое удовольствие. Все презентации были как живые, все графики и примеры имели объём.

Сначала нам показали ролик об истории аппаратно ускоренной 3D графики, начиная с 1995 года и останавливаясь на таких датах, как создание первого GPU в 1997, первый программируемый GPU в 2001, появление CUDA в 2006, закончив проведением GTC в 2009. Подошло время выступления Дженсена, который появился на сцене вместе с мыльными пузырями (и чтобы никаких намёков!), задавшими положительный настрой серьёзному мероприятию с самого начала.

Выступление президента Nvidia началось с того, что он рассказал о событиях, произошедших за всё время существования видеочипов производства Nvidia. Презентация кратко осветила их развитие с 1995 года по нынешнее время.

Дженсен рассуждал о значительно возросших мощностях современных графических процессоров, которые догнали мощности суперкомпьютеров прошлого. Не такого уж и давнего прошлого, кстати. Естественно, что 3D рендеринг в играх — уже далеко не единственное, что можно доверить таким устройствам. В их современных возможностях уже есть и интерактивный рендеринг в профессиональных 3D приложениях, к примеру.

Далее Дженсен привёл наглядный пример подобного рендеринга, для которого нужны большие мощности, чем могут предложить нынешние наиболее мощные решения. Это был рендеринг методом фотонного проецирования (photon mapping) — одного из широко известных алгоритмов глобального освещения.

Метод даёт весьма реалистичную картинку (см. иллюстрацию), но требует большого количества вычислений. И современные CPU в реальном времени его просто не тянут, что называется. Рендеринг с их помощью будет длиться минуты, а то и часы.



При расчёте этой сцены использовался GT200, и рендеринг почти реального времени, но чуть худшего качества, Nvidia уже показывала ранее. В этом случае используется сцена покрупнее, а также большее количество отражений лучей света при рендеринге. Всё отрисовывается интерактивно, с производительностью около 10 FPS. Это очень хороший шаг вперёд. Представьте, что будет на Fermi…

Но даже такой фотореалистичный рендеринг даёт лишь плоскую картинку. И следующий шаг — увидеть её в объёме. Переход к стереорендерингу сам по себе потребует вдвое более мощных графических процессоров, а также и средств для отображения такой информации. Компания Nvidia является одной из тех компаний, которые вкладывают много сил в развитие стереовидения, и их комплект 3D Vision вполне способен завоевать заметное распространение в ближайшем будущем.

Но всему нужно время, ничто не приходит мгновенно. И поддержка стереовидения от таких компаний как Nvidia, помогает продвигать технологию в массы. Другим примером, помимо уже упомянутых стереоочков, который также способствует росту популярности стереоизображений, является разработка компании Fujifilm — любительская цифровая стереофотокамера FinePix Real 3D W1.

Дженсен показал саму камеру, рассказал о том, что это первая такая разработка, предназначенная для любителей. Далее на больших экранах были показаны стереоизображения, полученные при помощи этой камеры. И я могу уверить читателей, что она обеспечивает очень приличное качество для любительской съёмки. Даже Дженсен остался доволен:

Разработка так называемой экосистемы стереовидения находится в начальной стадии. Не так давно были разработаны и выпущены в продажу специальные 120 Гц дисплеи, специальные стереоочки (ведь технологии продвинулись вперёд со времён использования подобных очков в 90-х годах), и самое главное — содержание. Nvidia приложила немало усилий, чтобы сделать хороший стереодрайвер, а также сотрудничает с разработчиками 3D игр, чтобы их приложения наилучшим образом были подготовлены к настоящему 3D.

Понятно, что устроители конференции не упустили возможности показать на экранах возможности стереорендеринга в современных играх. Для этого была выбрана игра Batman: Arkham Asylum, которая смотрелась в стереорежиме просто потрясающе — намного лучше, чем в плоском изображении. Это просто нужно видеть, на пальцах не показать.

Выступление плавно перетекло в необходимость не только красивой статичной картинки, но и динамики, в которую поверит зритель. Ведь реалистичные физические эффекты также требуют сложных вычислений и GPU большой мощности. На сцену был приглашён глава отдела по разработке технологий — Ashu Rege. Работа его и его подчинённых заключается в помощи партнёрам Nvidia при разработке ПО.

Ашу рассказал о том, что ранее физические эффекты в играх были заранее просчитаны, и только совсем недавно их стали рассчитывать в реальном времени. CPU для этого подходят, но GPU выполняют параллельные расчёты ещё быстрее. Речь о технологии PhysX, использующей CUDA — ещё одной технологии компании Nvidia, которая постоянно на слуху. Конечно, не обошлось без демонстрационного видео, и при его просмотре Дженсен и Ашу не только объясняли, что происходит на экране, но и весело шутили.



Зрителям показали имитацию поведения жидкостей, газов (дыма) с большим количеством рассчитываемых и отрисованных частиц. В общем, всё, что смотрится красиво. Но самой впечатляющей была демонстрация двух разрушаемых стен и бьющихся о них манекенов. Стены разрушались очень реалистично, даже не по кускам, а по щепочкам, и всё это — в реальном времени! Советую посмотреть этот момент в записи выступления, выложенном на сайте Nvidia.



На этом первая часть главного выступления этого дня, посвященная визуальным вычислениям, была завершена. И началась часть по параллельным вычислениям. Речь пошла о CUDA, об открывающихся возможностях, и том, что все современные GPU компании поддерживают CUDA, а значит, и вычисления на GPU.

Это очень важно для разработчиков программного обеспечения, ведь у пользователей уже есть на руках 180 миллионов графических процессоров Nvidia, способных на GPU Computing. Пусть с разными спецификациями и производительностью, но одинаковыми базовыми возможностями. Были названы и другие впечатляющие цифры: 90000 разработчиков на CUDA, более 200 университетов по всему миру, обучающих и/или использующих CUDA, около миллиарда долларов на R&D разработки в год. И это — только от Nvidia.

Такое внимание к вычислениям на GPU постепенно даёт положительные результаты. Параллельные вычисления на графических процессорах, использующих CUDA, применяются там, где требуются расчёты с большими объёмами данных: биохимия, метеорология, медицина, и т.п. Некоторые из прикладных применений были рассмотрены в нашей статье по CUDA, но это — лишь крайне малая их часть.

Просто чтобы вы оценили масштабы представленных на конференции проектов и уже используемых задач — посмотрите снова на план гостиницы в начале статьи. Так вот абсолютно все коридоры вокруг конференц-залов были заполнены стендами с примерами применения архитектуры CUDA.

Дженсен привёл несколько примеров вычислений на GPU с полученным эффектом в производительности, по сравнению с CPU. Рассказал о том, как сильно это может повлиять на индустрию. Но выступал не он один. Для рассказов о своих исследованиях на сцену приглашались представители различных компаний, которые используют CUDA, а президент Nvidia беседовал с ними.

Далее показали ролик о применении физических расчётов в спецэффектах при производстве кинофильмов от Lucasfilm, и он был очень эффектным, хоть и не очень длинным. Но об этом мы поговорим чуть позже, ведь keynote третьего дня был полностью посвящен одной этой теме.

А следующим показанным применением расчётов на GPU было их использование при диагностике рака груди, который считается излечимым при своевременном определении. На конференции был показан очень серьёзный ролик, заставляющий задуматься каждого.

По статистике, каждая восьмая женщина в США сталкивается с такими проблемами, и каждый год в этой стране из-за рака груди умирает более 40000 женщин. Это очень и очень важная и серьёзная тема. Ранняя диагностика значительно снижает риск, но обычная маммография способна определить лишь часть проблемных случаев, пропуская около 30% из них.

На сцену был приглашён Дэвид Робинсон (David Robinson), глава компании TechniScan, о которой мы уже упоминали в своей статье по CUDA. Он подробно рассказал о своей компании и том, чем они занимаются. Об ультразвуковом сканировании, о том, какие преимущества даёт применение GPU. Подробнее об их исследованиях можно узнать на сайте компании.

Даже не в скорости обработки данных основная выгода. При помощи новых устройств производства этой компании, можно определять больше случаев рака на ранних стадиях, диагностировать более мелкие опухоли, по сравнению с обычной маммографией. То есть, GPU могут реально помогать спасать человеческие жизни!

Всё это — только начало использования GPU в различных расчётных задачах. Были показаны весьма интересные и важные применения. И совершенно понятно, что дальше их будет больше и больше, что параллельные вычисления на GPU нужны, и их востребованность растёт. Настал удачный момент для анонса новой вычислительной архитектуры Nvidia — нового поколения GPU под кодовым названием Fermi.

Основные особенности Nvidia Fermi в том, что это абсолютно новая архитектура GPU, созданная с нуля, а не переработка предыдущих решений. Fermi состоит из трёх миллиардов транзисторов (!), имеет 512 вычислительных блоков, точность вычислений которых соответствует новому стандарту IEEE 754-2008.

Из других важнейших для GPU Computing изменений — в 8 раз большая производительность вычислений двойной точности, по сравнению с нынешним поколением GPU, реализация полноценного двухуровневого кэширования и коррекции ошибок памяти ECC. Также очень важна и программная поддержка — вычислительная среда для разработки приложений Nexus, поддерживающая C++.

После вступления о теоретических особенностях, публике был показан и прототип карты на GPU, основанном на архитектуре Fermi. Это была карта для вычислений из линейки Tesla. Точнее, то, что потом будет таким продуктом, пока что это лишь прототип.

Дженсен предложил посмотреть на демонстрацию сравнения способностей нынешних GPU с тем, что в ближайшем будущем предложит Fermi. Так, производительность вычислений с двойной точностью в алгоритме n-body у нового решения превысила скорость предыдущего более чем в 5 раз:



Президент Nvidia дал слово представителю Окриджской национальной лаборатории (Oak Ridge National Laboratory) департамента энергетики США, доктору Джеффри А. Николсу (Jeffrey A. Nichols). Он рассказал о многочисленных проблемах, решаемых его коллегами в повседневной работе.

Возможности Fermi так понравились исследователям этой научной лаборатории, что они объявили о планах по созданию нового суперкомпьютера на базе архитектуры Fermi компании Nvidia. Данный суперкомпьютер предназначен для исследований в энергетике и климатических изменениях, и по прикидкам учёных, он должен быть примерно в 10 раз мощнее, чем нынешние самые быстрые суперкомпьютеры (в узкоспециализированных расчётах).

ORNL предполагает создать на базе Fermi вычислительную платформу для масштабных параллельных вычислений на следующий десяток лет. Но не только эта лаборатория заинтересовалась Fermi для суперкомпьютерных вычислений. Новая архитектура Nvidia получила поддержку со стороны таких крупных компаний как Cray, Dell, HP и IBM. Посмотрим, насколько далеко это зайдёт, но начинания многообещающие, на мой взгляд…

И, наконец, в третьей части выступления время было представлено так называемому web computing — решениям для Интернета, которые могут добавить к привычному его виду ещё больше интерактивности. Это относится и к Flash контенту, которое развивается всё больше и больше, во многом за счёт сервисов онлайн-видео вроде YouTube.

На сцену вышел Джонни Лойаконо (Johnny Loiacono) из Adobe. Он рассказал о важности Flash, о массовости онлайн-видео. Так, на один только YouTube заливается видеоданных объёмом более 60-70 петабайт за один месяц!

Впрочем, разговор о Flash был не очень долгим, в результате всё продолжилось показом сильно тормозящего потокового видео в HD формате. Тормозил он потому, что воспроизводился на нетбуке со слабеньким центральным процессором (в презентации было отмечено, что это Atom).

Естественно, далее было упомянуто мобильное решение Nvidia под названием ION. С поддержкой аппаратного ускорения для декодирования Flash-видео, которое появится в скором будущем в плеере Adobe, ролик проигрывался плавно. Прямо на нетбуке в руках Дженсена по Wi-Fi сети.

Ну а дальше показали ещё более интересную, на мой личный взгляд, технологию — потоковую 3D графику. Речь о недавно анонсированном Reality Server с iRay от mental images. Компанию представлял настоящий пионер в компьютерной индустрии, как выразился Дженсен, намекая, в том числе и на внешний вид Майкла Каплана (Michael Kaplan).

Смысл технологии в том, чтобы получать готовую картинку, отрисованную силами удалённого сервера. В данном случае ноутбук по Интернету получал изображение от удалённого сервера с 15 видеочипами. Применение GPU позволило в интерактивном режиме получать картинку, в отличие от CPU с его минутами и часами.

Такой подход позволяет быстро получать фотореалистичное изображение даже на слабеньком ноутбуке. В реальном времени на подобные расчёты не способны даже несколько GPU, но оно строится довольно быстро, дорисовываясь на лету. Вот, к примеру, другое освещение той же сцены:

Ключевое выступление продолжилось ещё одной наглядной и зрелищной презентацией Людвига Фукса (Ludwig Fuchs) из RealTime Technology (RTT). Эта компания сотрудничает с различными производителями (в том числе — автомобилей), предоставляя им свои услуги по визуализации дизайна этой продукции.

В качестве примера того, что они делают при помощи GPU, было представлен приложение по выбору опций (конфигуратор) для спортивных автомобилей марки Ferrari. Оно позволяет выбрать цвета интерьера и экстерьера, опции в виде дисков, сидений и др. Как это относится к GPU? Качественный рендеринг автомобиля делается полностью в реальном времени, и в автомагазины Ferrari поставляются рабочие станции с видеорешениями Nvidia на борту.

Но зрелищным было не это, а совместное выступление Дженсена со специально принесённой в зал покрышкой от Ferrari. Людвиг помогал держать покрышку, а Дженсен освещал её фонариком. «Эка невидаль!», скажет читатель, и будет совершенно прав — смысл то совсем не в этом. А в том, что на видеоэкране эта же покрышка изображалась в динамике вместе с отрендеренным колёсным диском. И при движении фонарика в реальном пространстве, освещение на отрендеренном изображении менялось точно так же.



Пусть это не первая подобная презентация, но выглядела она действительно круто, и всем присутствующим понравилась. А что ещё нужно в конце насыщенного выступления? Да-да, первое ключевое выступление подходило к концу. Дженсену осталось только подвести итог, подтвердив усиливающийся интерес к вычислениям на GPU, и поблагодарить всех собравшихся. За что он, в свою очередь, получил заработанные аплодисменты.

После перерыва на обед была запланирована пресс-конференция, где представители Nvidia отвечали на вопросы прессы. Вопросы были разными, но ничего особенно нового там не было выявлено. Тем более что пресса была приглашена не только специализированная, но и из обычных СМИ. Например, девушка из The Guardian, которая задала слишком обобщённый вопрос, на который Дженсену пришлось дать столь же пространный ответ.

Ни на конференции, ни после неё, во время встреч с прессой, представители Nvidia не отвечали ни на вопросы о сроках доступности решений на Fermi, ни на вопросы, связанные с графической частью архитектуры (количество и возможности TMU и ROP, например, которые интересовали многих журналистов). Впрочем, они об этом честно предупредили сразу же — всё-таки конференция «вычислительная», а не «графическая».

Но всё же, некоторая определённость по поводу сроков выпуска Fermi появилась — два разных представителя Nvidia подтвердили, что решения на базе Fermi появятся до конца текущего года. Ну а Дженсен отшучивался, называя датой анонса вторник. Какой это будет из вторников, он, естественно, не уточнял.

Но карту и сам чип журналистам показали. Не думаю, что это кого-то заинтересует, так как фото чипа Fermi из первых выпусков уже показывали на всех ресурсах, но для проформы — вот он:



    

После пресс-конференции был отдых, а затем ужин вместе со знакомством с наиболее интересными стендами в самом большом выставочном зале. Ужин хоть и не относился напрямую к конференции, но мясо там давали очень хорошее. И много. Поэтому до выставок в первый же день дело не дошло, решил оставить их на второй.



GTC 2009 — День второй





Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.