Второй день конференции
Так уж получилось, что вторая и третья части статьи выходят намного позже самой конференции и первой части материала. Осень 2010 года была очень насыщенной на новые графические решения и поездки на различные мероприятия и вот только теперь удалось продолжить наш отчётный материал — за что автор приносит свои искренние извинения перед читателями.
Впечатления о первых днях GTC 2010 можно освежить там:
GTC 2010 — нулевой и первый день конференции
Ну а сегодня мы продолжим отчёт со второго дня. Как всегда, всё начинается с ключевого выступления дня в большом зале и с глобальными темами. В этот раз на keynote выступал Klaus Schulten — профессор физики и директор группы теоретической и вычислительной биофизики в Иллинойском университете в Урбана-Шампейн.
Его обширное выступление было целиком посвящено тому, как вычисления на GPU используются в науке. И оказывается, что исследователи нашли уже очень много применений GPU вычислениям. Не будем описывать всё выступление, его всегда можно посмотреть в онлайне на сайте Nvidia, а только ознакомим читателей с наиболее интересными слайдами с практическими данными о производительности расчётов на GPU.
Может быть, стократные приросты от переноса вычислений с CPU на GPU достигнуты исследователями и не во всех задачах, однако даже такая разница в десятки раз значит очень многое, особенно если речь касается об исследованиях, связанных со здоровьем человека. Часы вычислений на CPU превращаются в считанные минуты — это ли не громадный скачок в подобных исследованиях?
Как и в оффлайновой 3D графике, о которой мы говорили в предыдущей части, вычисления на GPU в науке дают подобный же эффект — вместо ожидания результата часами и сутками, исследователи получают интерактивные вычисления! И это нам кажется очень хорошим шагом вперёд, а Nvidia можно только похвалить, что она помогает в таких достижениях.
После keynote у отобранных тщательнейшим образом журналистов появилась редкая возможность расспросить Дженсена Хуанга, задав в специальном интервью все животрепещущие вопросы, засевшие в журналистских головах в процессе GTC. Надо сказать, что публика в лице нашего брата была весьма разношёрстная (и забавная — см. фото) и вопросы в основном были общего характера, без особой специфики.
В интервью Дженсен очень много говорил даже не столько о настольных продуктах, а о том, что приходит на смену привычным персональным компьютерам — коммуникаторах, планшетах и других ультрамобильных устройствах. Для Nvidia очень важен этот рынок, который, в отличие от рынка игровых настольных ПК, растёт и развивается очень быстро. Всё меньше людей сейчас покупает огромные коробки, называющиеся персональными компьютерами, и всё большее внимание привлекают ноутбуки разных размеров, нетбуки, планшеты и коммуникаторы.
Естественно, в случае Nvidia ставка сделана на «систему-на-чипе» Tegra. Хотя Nvidia уже подписала контракты с крупными компаниями, как LG, HTC, Samsung и Motorola, но к сожалению, выход на рынок устройств на базе Tegra до сих весьма далёк от первоначальных ожиданий и планов компании.
Судя по всему, на выставке CES 2011 в Лас-Вегасе в январе следующего года уже будут анонсированы многочисленные устройства на базе Tegra. А о планах Nvidia на этом рынке говорит то, что совсем скоро выйдет следующее поколение Tegra, отличающееся увеличенной производительностью, и разрабатывается ещё пара поколений мобильных чипов этой серии. Новые поколения чипов Tegra компания Nvidia планирует выпускать примерно раз в год.
Так вот на интервью Дженсен говорил о том, что уже в ближайшем будущем большую часть функций, которую выполняют нынешние персональные компьютеры, возьмут на себя мобильные устройства небольших размеров, подключающиеся к внешним экранам при помощи беспроводных интерфейсов. Естественно, что на конференции по технологиям GPU не обошлось без вопросов о том, когда поддержка неграфических вычислений на GPU появится в Tegra. Глава Nvidia ответил, что точно не в следующем поколении, но уже довольно скоро. Видимо, и возможности DirectX 11 в Tegra появятся примерно тогда же.
Ну а мы переходим к некоторым из наиболее интересных выступлений, которые я успел посетить в течение второго дня конференции GTC 2010. Первым хочется упомянуть выступление профессора нейрохирургии J.Adam Wilson из Университета Цинциннати, которое было довольно интересным, но, к сожалению, не очень популярным (как видите на фото — осталось много свободных мест).
Тем не менее, лично я не пожалел о том, что сходил и послушал — хотя часть из показанного и рассказанного уже была известна ранее, добавилась и новая информация. А уж видеоролик с мартышкой, управляющей механической рукой — это вообще беспроигрышный вариант по привлечению внимания. Надо было поместить эту фотографию в аннотацию к выступлению.
К сожалению, человеку такую руку пока что не доверяют, «царь природы» (по нашему личному скромному мнению) довольствуется лишь передвижением курсора по экрану монитора при помощи силы его мегамозга:
Каким образом всё это касается GPU? Графический процессор помогает в расчётах, как всегда. Ведь сигналов с мозга снимается довольно много и всё это нужно обрабатывать в реальном времени, а желательно ещё и увеличить количество каналов по сравнению с тем, что рассчитывается на CPU. Да и перед специализированным аппаратным обеспечением у GPU есть определённые преимущества.
В итоге, прирост производительности получается весьма неплохой и на мобильных системах и на стационарных, хотя и не десятки раз:
Ну а главные выводы заключаются в том, что именно перенос вычислений на GPU позволяет обрабатывать значительно большее количество каналов в реальном времени, чем это делают соответствуюшие универсальные процессоры.
И всё это — очередные шаги в процессе создания систем управления силой человеческой мысли. В качестве примера уже возможной системы была приведена самоходная коляска для инвалидов, которая бы позволила обойтись без физических органов управления. А представьте какие возможности могуть открыться в будущем, если человек научится большему? Это ведь только начало, скоро даже ультрамобильные чипы в телефонах будут иметь такую мощность, как нынешние настольные GPU, а то и ещё больше.
Интереснейшим было выступление Ian Buck из Nvidia, который рассказал об эволюции GPU, в применении к неграфическим вычислениям.
Я не буду приводить все слайды, большая часть была посвящена именно истории графических чипов, которую наши читатели обязаны знать и так. А самым любопытным показалось видение будущих архитектур GPU, предназначенных для вычислений общего назначения: ещё большая интеграция аппаратных и программных средств, виртуальная память, улучшения в коммуникациях и снижение зависимости от CPU.
Понятно, что это лишь обобщённое видение и лишь часть идей, но тем не менее — они интересные и позволяют представить кое-что из того, каким образом Nvidia будет развивать свои аппаратные и программные решения в ближайшее время.
Следующие две сессии, о которых я хочу рассказать, были посвящены самым интересным использованиям GPU. Сначала рассмотрим презентацию очень известной компании Schlumberger. Она является мировым лидером, предоставляющим предприятиям нефтяной и газовой промышленности современные технологии нефтедобычи и информационные решения.
Пожалуй, компания одной из первых начала активно и массово применять GPU в такой серьёзной сфере. Нефтегазодобыча важна для всего мира, уже сейчас спрос на энергоресурсы превышает предложение, и по оценкам компании — спрос будет продолжать расти, особенно у Китая с Индией. Не говорю уже о том, как всё это важно для России…
Очень важной задачей является разведка новых месторождений. В процессе которой есть необходимость в массивных параллельных вычислениях, в которых как раз и помогает обработка данных на GPU. Тем более, что чем более сложный алгоритм используется в процессе исследований, тем больший объём вычислений они требуют.
Интересно, что компания Schlumberger использует разные вычислительные платформы, в качестве универсальных процессоров применяются архитектуры компаний Intel и AMD, а вот ускорители вычислений не все смогли показать свою применимость. Лишь GPU оказались довольно успешны в этом деле, показав кратные приросты в скорости, по сравнению с лучшими CPU:
Очень любопытной показалась вот эта диаграмма, на которой показан процесс изменения структуры вычислительных ресурсов в дата-центре компании в Хьюстоне:
Отлично видно, что именно применение Tesla позволило значительно увеличить производительность имеющихся систем, когда к части устаревших добавились новые комплексы, имеющие в своём составе и мощные CPU от Intel и GPU от Nvidia. Компания считает, что вычисления на GPU уже изменили нефтегазовый рынок, показав себя очень эффективными решениями для целого круга задач, постоянно решаемых компаниями этой отрасли.
Ну и последним за второй день GTC 2010 будет выступление основателя компании The Foundry, занимающейся компьютерной графикой и визуальными эффектами в киноиндустрии. Интересно было услышать о том, какие преимущества в использовании GPU видит эта компания.
Хотя CPU до сих пор широко используются в этой сфере, и далеко не все алгоритмы пока перенесены на GPU, даже частичный переход на использование графических процессоров может позволить добиться более сложных комплексных эффектов и в некоторых случаях ускорить сам процесс работы, позволив обойтись без ожидания предварительных рендеров.
Компании, занимающиеся спецэффектами, обязаны иметь CPU код для уже существующих систем, и он уже содержит тысячи эффектов и миллионы строк кода, которые быстро и эффективно на GPU не перенести, а тупой перенос «в лоб» может даже замедлить процесс. Поэтому они решили сделать новую систему обработки изображений (RIP), под названием Blink, которая использует и CPU и GPU.
Интересны их замечания и по поводу OpenCL. Представитель компании The Foundry считает, что OpenCL хоть и даёт удобную и кроссплатформенную среду для программирования на разных устройствах, у неё пока есть несколько недостатков, среди которых и недостаточно отлаженные драйверы и средства разработки, и то, что оптимизация всё равно необходима для каждого устройства отдельно. Последний факт и повлиял на их решение использовать CUDA для решений Nvidia, раз всё равно требуется специфическая оптимизация.
Пока что программное решение компании только развивается, но даже предварительные оценки производительности впечатляют. Алгоритм компенсации движения (motion estimation), на GPU выполняется в десятки раз быстрее, чем на CPU (справедливости ради, пока что без специальных SSE оптимизаций).
На этом второй день конференции закончился, и в качестве дополнения приведём фотографии стендов и краткое описание двух российских компаний, представленных на GTC 2010. Первую компанию — «Т-Платформы» — мы уже упоминали в первой части статьи, она предоставляет комплекс решений и услуг в области суперкомпьютерных технологий и ресурсоемких расчетов.
На стенде российского суперкомпьютерного холдинга была показана гибридная вычислительная система TB2-TL, которая обеспечивает наиболее высокую вычислительную плотность и энергоэффективность среди всех существующих вычислительных систем. Использование графических процессоров Nvidia Tesla X2070 в блейд-системе T-Blade2 позволяет достичь производительности в 1 петафлопс при использовании 10-ти стандартных стоек и поэтому обеспечивается лучшее соотношение производительности к энергопотреблению в 1450 мегафлопс/Вт.
Разработка Т-Платформ состоит из 16 вычислительных модулей в форм-факторе 7U, которые включают 32 штук Nvidia Tesla X2070 и 32 процессора Intel Xeon L5600, а также имеют 192 ГБ графической памяти и до 384 ГБ системной памяти. Решение обеспечивает производительность 105 терафлопс на операциях с двойной точностью при размещении в стандартной стойке 19” высотой 42U. Каждый графический процессор имеет выделенный канал PCI Express и порт QDR InfiniBand, что обеспечивает высокую скорость при обмене данными.
Нам очень приятно, что появляются такие российские суперкомпьютерные решения, которые получают признание на мировом уровне и участвуют в важной конференции по вычислениям на GPU. Компания Nvidia особо отметила решение Т-Платформ, а Научно-Исследовательский вычислительный центр МГУ планирует проанализировать производительность и оценить применимость решений на базе графических процессоров для отдельных классов приложений.
Второй компанией из России на конференции этого года была основанная в 2008 году компания 3DreamTeam. Со своим проектом Vizerra она уже участвовала в прошлом году на GTC 2009 и мы об этом писали. Вот и в этот раз удалось пообщаться с Арманом Гукасяном, генеральным директором компании, и посмотреть вживую их самые свежие работы.
Vizerra — это программная платформа для создания виртуальных трёхмерных миров, которую можно использовать во многих отраслях: строительстве и промышленности, науке и образовании, библиотеках и музеях, туризме и рекламе.
За два года существования компании были созданы десятки миров: достопримечательности из списка Всемирного наследия UNESCO, объекты для строительной индустрии, виртуальные музейные экспозиции и визуализации продукции. Наиболее характерными примерами являются: Красная площадь, Дворцовая площадь, Мачу-Пикчу, Статуя Христа в Рио-де-Жанейро и др. Среди клиентов компании можно выделить также и оргкомитет «Сочи 2014».
В качестве лирического отступления расскажу об одном забавном случае. Вечером, после окончания работы конференции в этот день, продавец в местном продуктовом магазине сделал автору комплимент — попросил «айди» (ID — паспорт или другое удостоверение личности, в США обычно принято показывать водительское удостоверение) при покупке бутылки пива. А я как раз в тот день паспорт в отеле оставил, и не смог купить алкоголь (ну о-о-очень громкое слово для слабенького американского напитка).
Интересно, что до этого случая ни разу никто нигде не спрашивал удостоверение личности. И ведь формально всё правильно — не положено без идентификации возраста и всё тут. Вот бы и у нас так в магазинах делали, и с сигаретами и с алкоголем… Ну а я, хоть и остался без пива в заокеанщине, всё же получил заряд положительных эмоций — человеку за тридцать, а его всё за 20-летнего принимают. Комплимент!
На этой части наш обширный отчёт не закончился, читайте окончание в третьей части материала.
