Графические процессоры Tesla K10 можно приобрести уже сейчас. Источник: Nvidia
Графические процессоры Tesla K10 можно приобрести уже сейчас. Источник: Nvidia

Компания представила графические процессоры Tesla с аппаратными и программными усовершенствованиями, которые обеспечат самодостаточность чипов при развертывании виртуальных машин и выполнении программ. По мнению аналитиков, новые технологии способны открыть серверам с графическими процессорами, поддерживающими средства виртуализации, дорогу в облако. При выполнении операций такие серверы в меньшей степени зависят от центральных процессоров.

Графические процессоры во многих ситуациях работают быстрее, чем центральные, которые, в свою очередь, больше подходят для решения повседневных задач (в том числе и для работы с офисными приложениями). Многие серверы сегодня предназначены для параллельной обработки данных, при которой сочетание центральных и графических процессоров обеспечивает дополнительное увеличение производительности. Особенно ярко это проявляется в суперкомпьютерах. Находящийся сейчас на втором месте в мире по быстродействию суперкомпьютер Tianhe-1A, развернутый в Национальном суперкомпьютерном центре в китайском городе Тяньцинь, оборудован графическими процессорами Nvidia Tesla и процессорами Intel Xeon. Его производительность достигает 2,5 PFLOPS.

К новым моделям графических процессоров Nvidia относятся Tesla K10 (ее можно приобрести уже сейчас) и Tesla K20 (она появится в четвертом квартале). Новые чипы построены на архитектуре Kepler, которая обладает более высоким быстродействием и эффективностью энергопотребления по сравнению со старой архитектурой Fermi, потреблявшей слишком много электроэнергии. Цены, по которым будут продаваться новые чипы, пока не объявлены.

«Архитектура Kepler поддерживает новую технологию VGX, обеспечивающую виртуализацию графического процессора и превращение его в ресурс, к которому смогут обращаться сразу несколько центральных процессоров и потоков команд, – сообщил генеральный менеджер группы профессиональных решений Nvidia Джефф Браун. – Мы интегрировали в графический процессор устройство управления памятью, обеспечивающее развертывание виртуальной машины».

Графические процессоры использовались в виртуальных системах и в прошлом. К примеру, Nvidia и ее конкурент Advanced Micro Devices предлагали ранее профессиональные графические платы для развертывания виртуальных настольных компьютеров с операционной системой Windows 7 на серверах с последующим их переносом на клиентские устройства. С появлением VGX графический процессор больше не нуждается в циклах центрального процессора и может напрямую осуществлять развертывание виртуальных машин и управление ими.

«Новая технология виртуализации, несомненно, окажет серьезное влияние на архитектуру серверов и развертывание облачных сервисов на тонких клиентах и планшетных компьютерах», – отметил главный аналитик компании Mercury Research Дин Маккэррон. – Мы видим, какие изменения происходят сегодня. С одной стороны, применение графических процессоров в серверной среде ограничено областью высокопроизводительных вычислений. С другой — они открывают дорогу к переносу очень сложных и хорошо детализированных в визуальном плане игр на тонкие клиенты".

Новая технология упрощает и удешевляет интеграцию графических процессоров в серверную среду общего назначения. Серверные виртуальные графические процессоры, например, могут просчитывать изображения высокой четкости, выводимые на экран после запуска игры, и доставлять их через облако. При этом эффективно используются механизмы ускорения выполнения операций, поддерживаемые графическими процессорами.

«Архитектура VGX помогает устранить ряд препятствий, которые мешали достижению максимальной производительности и эффективности энергопотребления гибридными системами, построенными на основе сочетания центральных и графических процессоров, – подчеркнул главный аналитик Gabriel Consulting Group Дэн Олдс. – После проведения модернизации эффективность использования центральных и графических процессоров, а также системы в целом заметно возрастет, что будет способствовать дальнейшему укреплению позиций гибридных компьютеров».

Гипервизор VGX поддерживает связь с гипервизорами Citrix или VMware, а графические платы, разработанные на основе VGX, подключаются к разъемам PCI-Express 3.0. Производители серверов, в том числе Dell, Hewlett-Packard, IBM и Cisco, уже внедряют новую технологию VGX в свои продукты.

Увеличение рабочей нагрузки требует от серверных графических процессоров более эффективного выполнения программ. «Компания Nvidia представила новую технологию HybridQ, которая должна повысить параллелизм и эффективность использования графических процессоров», – сообщил старший директор подразделения Nvidia Tesla Business Unit Самит Гупта.

Графический процессор помогает одновременно решать сразу несколько задач. Общая эффективность повышается с помощью аппаратного планировщика, благодаря которому графический процессор расставляет нужные приоритеты и выполняет операции, не перекладывая их на центральный процессор.

«Как только управление слишком часто начинает возвращаться центральному процессору, все преимущества графического процессора сразу теряются», – пояснил Гупта.

«Конструкция центрального процессора предусматривает наличие планировщика, который следит за правильным распределением рабочей нагрузки, – отметил Маккэррон. – В устройствах параллельной обработки данных такой планировщик отсутствовал, а технология HybridQ будет способствовать увеличению производительности графических процессоров».

Графический процессор уже поддерживает ряд функций, выполняемых центральным процессором, и появление HybridQ еще больше сближает функционал двух этих устройств. Вместо использования специально настроенного программного обеспечения HybridQ увеличивает число потоков рабочей нагрузки, которыми управляют графические процессоры, поддерживающие виртуализацию.

Технология HybridQ применима к решению целого ряда задач. Она хорошо подходит для проведения расчетов в области гидродинамики и биоинформатики, для установления последовательности геномов и симуляции работы электронных схем. Для того чтобы воспользоваться преимуществами технологии HybridQ, программистам не нужно вносить в код никаких изменений. Новая технология совместима со средой CUDA, благодаря чему разработчики имеют возможность создавать программный код с высокой степенью параллелизма с использованием уже привычных средств.

HybridQ будет доступна с графическими процессорами Tesla K20, которые предназначены для установки в серверы старшего класса и должны появиться на рынке в четвертом квартале нынешнего года.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями