Wydajność CPU vs GPU

0

Hey, zamierzam niebawem zgłębiać tematykę technologii CUDA i wykorzystania karty graficznej do obliczeń matematycznych (np. optymalizowanie funkcji etc.).
Zastanawiam się jednak jak wygląda porównanie GPU w odniesieniu do CPU?
Fakty:

  1. karta graficzna posiada znacznie więcej procesorów (zdaje się, że może być ich koło 100) - mówię o kartach domowego przeznaczenia ofc. natomiast procesor ma obecnie zazwyczaj 4 procesory (rdzenie);
  2. taktowanie procesorów GPU wynosi około 1 GH natomiast CPU 3.5 GH

Zastanawiam się jednak jak jest z wydajnością procesorów GPU - czy są podobnie wydajne? Zdaje się, że CPU może wykonywać wiele operacji w jednym cyklu a jak jest z GPU? Czy różnica między CPU a GPU pod względem wydajności nie biorąc pod uwagę taktowania jest znacząca? Na czyją korzyść?
Zastanawiam się również czy sam dostęp do pamięci na karcie graficznej jest porównywalnie szybki co RAM? Jak wygląda porównanie pamięci GPU (DDR5) z RAM DDR3?

Wibowit
  • Rejestracja:prawie 20 lat
  • Ostatnio:23 minuty
4

W podobnej cenie, GPU mają z reguły dużo wyższą wydajność w obliczeniach zmiennoprzecinkowych pojedynczej precyzji niż CPU. Z wydajnością zmiennoprzecinkową podwójnej precyzji jest z reguły cienko, bo niedrogie GPU mają sztucznie przyciętą wydajność na double'ach, a nawet te droższe GPU i tak mają wydajność na double'ach dużo niższą niż na float'ach - różnica jest dużo większa niż na typowych CPU.

Co do przepustowości RAM to możesz to łatwo policzyć. Konsumencie CPU korzystają zwykle z dwóch 64-bitowych kanałów DDR3. GPU różnie, taki Radeon R9 290X ma szynę 512-bitową i to na GDDR5 (nie DDR5, bo DDR5 jeszcze nie ma, a między DDRx a GDDRx różnica jest zasadnicza). GeForce GTX 770 ma szynę 256-bitową na GDDR5.

Różnica między rdzeniami CPU a rdzeniami GPU jest taka, że te rdzenie GPU są w rzeczywistości praktycznie odpowiednikami pojedynczych potoków w CPU czy konkretnych podrejestrów w SIMDowych instrukcjach. Ciężko to w prostych słowach wytłumaczyć. Sprawa jest jednak taka, że jeśli CPU jest reklamowany jako X rdzeniowy, to może jednocześnie przetwarzać X wątków jednocześnie i mogą to być zupełnie różne wątki. GPU z X rdzeniami musi jednak przetwarzać wątki w dość dużych grupach, gdzie w danej grupie wątki przetwarzają dokładnie tę samą instrukcję, ale dla różnych zestawów rejestrów. Gdybyś chciał odpalić wiele niezależnych wątków to efektywnie ilość rdzeni zmniejszyłaby się kilkanaście bądź kilkadziesiąt razy osiągając wydajność niższą niż CPU za te same pieniądze.


"Programs must be written for people to read, and only incidentally for machines to execute." - Abelson & Sussman, SICP, preface to the first edition
"Ci, co najbardziej pragną planować życie społeczne, gdyby im na to pozwolić, staliby się w najwyższym stopniu niebezpieczni i nietolerancyjni wobec planów życiowych innych ludzi. Często, tchnącego dobrocią i oddanego jakiejś sprawie idealistę, dzieli od fanatyka tylko mały krok."
Demokracja jest fajna, dopóki wygrywa twoja ulubiona partia.
0

Dziękuję Ci bardzo @Wibowit za rzetelną wypowiedź.
Mam jeszcze prośbę, czy mógłbyś wyjaśnić co miałeś na myśli w poniższym zdaniu?

Wibowit napisał(a):

GPU z X rdzeniami musi jednak przetwarzać wątki w dość dużych grupach, gdzie w danej grupie wątki przetwarzają dokładnie tę samą instrukcję, ale dla różnych zestawów rejestrów.

Co to znaczy przetwarzać wątki w dość dużych grupach?
I co to znaczy, że wątki przetważają te sąmą instrukcję? Czy chodzi Ci o to, że jak jeden wątek dodaje to drugi nie może mnożyć w tym samym czasie? - musi mieć dokładnie zadane to samo zadanie do obliczeń?
Innymi słowy nie mogę na połowie rdzeni optymalizować jednej funkcji a na kolejnych wątkach innej funkcji, bo instrukcje będą wyglądały inaczej?

Wibowit
  • Rejestracja:prawie 20 lat
  • Ostatnio:23 minuty
0

W dużym uproszczeniu można przyjąć, że te grupy rdzeni w GPU są jak jednostki wektorowe w CPU. Np masz instrukcję PMULcośtam, która przyjmuje dwa rejestry np typu 8x32-bitowa liczba i zwraca wynik w kolejnym rejestrze tego typu. W GPU miałbyś reklamowane 8 rdzeni dla takiego schematu.

Zapoznaj się z http://en.wikipedia.org/wiki/SIMD

Programowanie GPGPU jest mocno zależne od architektury GPU, które się ciągle dość dynamicznie zmieniają. Mój ostatni GeForce to był GeForce FX 5200, więc nie jestem na czasie z GeForce'ami :P Może po prostu poczytaj jakiś oficjalny tutorial i odpal przykłady? nVidia powinna mieć dobrą dokumentację.


"Programs must be written for people to read, and only incidentally for machines to execute." - Abelson & Sussman, SICP, preface to the first edition
"Ci, co najbardziej pragną planować życie społeczne, gdyby im na to pozwolić, staliby się w najwyższym stopniu niebezpieczni i nietolerancyjni wobec planów życiowych innych ludzi. Często, tchnącego dobrocią i oddanego jakiejś sprawie idealistę, dzieli od fanatyka tylko mały krok."
Demokracja jest fajna, dopóki wygrywa twoja ulubiona partia.
Kliknij, aby dodać treść...

Pomoc 1.18.8

Typografia

Edytor obsługuje składnie Markdown, w której pojedynczy akcent *kursywa* oraz _kursywa_ to pochylenie. Z kolei podwójny akcent **pogrubienie** oraz __pogrubienie__ to pogrubienie. Dodanie znaczników ~~strike~~ to przekreślenie.

Możesz dodać formatowanie komendami , , oraz .

Ponieważ dekoracja podkreślenia jest przeznaczona na linki, markdown nie zawiera specjalnej składni dla podkreślenia. Dlatego by dodać podkreślenie, użyj <u>underline</u>.

Komendy formatujące reagują na skróty klawiszowe: Ctrl+B, Ctrl+I, Ctrl+U oraz Ctrl+S.

Linki

By dodać link w edytorze użyj komendy lub użyj składni [title](link). URL umieszczony w linku lub nawet URL umieszczony bezpośrednio w tekście będzie aktywny i klikalny.

Jeżeli chcesz, możesz samodzielnie dodać link: <a href="link">title</a>.

Wewnętrzne odnośniki

Możesz umieścić odnośnik do wewnętrznej podstrony, używając następującej składni: [[Delphi/Kompendium]] lub [[Delphi/Kompendium|kliknij, aby przejść do kompendium]]. Odnośniki mogą prowadzić do Forum 4programmers.net lub np. do Kompendium.

Wspomnienia użytkowników

By wspomnieć użytkownika forum, wpisz w formularzu znak @. Zobaczysz okienko samouzupełniające nazwy użytkowników. Samouzupełnienie dobierze odpowiedni format wspomnienia, zależnie od tego czy w nazwie użytkownika znajduje się spacja.

Znaczniki HTML

Dozwolone jest używanie niektórych znaczników HTML: <a>, <b>, <i>, <kbd>, <del>, <strong>, <dfn>, <pre>, <blockquote>, <hr/>, <sub>, <sup> oraz <img/>.

Skróty klawiszowe

Dodaj kombinację klawiszy komendą notacji klawiszy lub skrótem klawiszowym Alt+K.

Reprezentuj kombinacje klawiszowe używając taga <kbd>. Oddziel od siebie klawisze znakiem plus, np <kbd>Alt+Tab</kbd>.

Indeks górny oraz dolny

Przykład: wpisując H<sub>2</sub>O i m<sup>2</sup> otrzymasz: H2O i m2.

Składnia Tex

By precyzyjnie wyrazić działanie matematyczne, użyj składni Tex.

<tex>arcctg(x) = argtan(\frac{1}{x}) = arcsin(\frac{1}{\sqrt{1+x^2}})</tex>

Kod źródłowy

Krótkie fragmenty kodu

Wszelkie jednolinijkowe instrukcje języka programowania powinny być zawarte pomiędzy obróconymi apostrofami: `kod instrukcji` lub ``console.log(`string`);``.

Kod wielolinijkowy

Dodaj fragment kodu komendą . Fragmenty kodu zajmujące całą lub więcej linijek powinny być umieszczone w wielolinijkowym fragmencie kodu. Znaczniki ``` lub ~~~ umożliwiają kolorowanie różnych języków programowania. Możemy nadać nazwę języka programowania używając auto-uzupełnienia, kod został pokolorowany używając konkretnych ustawień kolorowania składni:

```javascript
document.write('Hello World');
```

Możesz zaznaczyć również już wklejony kod w edytorze, i użyć komendy  by zamienić go w kod. Użyj kombinacji Ctrl+`, by dodać fragment kodu bez oznaczników języka.

Tabelki

Dodaj przykładową tabelkę używając komendy . Przykładowa tabelka składa się z dwóch kolumn, nagłówka i jednego wiersza.

Wygeneruj tabelkę na podstawie szablonu. Oddziel komórki separatorem ; lub |, a następnie zaznacz szablonu.

nazwisko;dziedzina;odkrycie
Pitagoras;mathematics;Pythagorean Theorem
Albert Einstein;physics;General Relativity
Marie Curie, Pierre Curie;chemistry;Radium, Polonium

Użyj komendy by zamienić zaznaczony szablon na tabelkę Markdown.

Lista uporządkowana i nieuporządkowana

Możliwe jest tworzenie listy numerowanych oraz wypunktowanych. Wystarczy, że pierwszym znakiem linii będzie * lub - dla listy nieuporządkowanej oraz 1. dla listy uporządkowanej.

Użyj komendy by dodać listę uporządkowaną.

1. Lista numerowana
2. Lista numerowana

Użyj komendy by dodać listę nieuporządkowaną.

* Lista wypunktowana
* Lista wypunktowana
** Lista wypunktowana (drugi poziom)

Składnia Markdown

Edytor obsługuje składnię Markdown, która składa się ze znaków specjalnych. Dostępne komendy, jak formatowanie , dodanie tabelki lub fragmentu kodu są w pewnym sensie świadome otaczającej jej składni, i postarają się unikać uszkodzenia jej.

Dla przykładu, używając tylko dostępnych komend, nie możemy dodać formatowania pogrubienia do kodu wielolinijkowego, albo dodać listy do tabelki - mogłoby to doprowadzić do uszkodzenia składni.

W pewnych odosobnionych przypadkach brak nowej linii przed elementami markdown również mógłby uszkodzić składnie, dlatego edytor dodaje brakujące nowe linie. Dla przykładu, dodanie formatowania pochylenia zaraz po tabelce, mogłoby zostać błędne zinterpretowane, więc edytor doda oddzielającą nową linię pomiędzy tabelką, a pochyleniem.

Skróty klawiszowe

Skróty formatujące, kiedy w edytorze znajduje się pojedynczy kursor, wstawiają sformatowany tekst przykładowy. Jeśli w edytorze znajduje się zaznaczenie (słowo, linijka, paragraf), wtedy zaznaczenie zostaje sformatowane.

  • Ctrl+B - dodaj pogrubienie lub pogrub zaznaczenie
  • Ctrl+I - dodaj pochylenie lub pochyl zaznaczenie
  • Ctrl+U - dodaj podkreślenie lub podkreśl zaznaczenie
  • Ctrl+S - dodaj przekreślenie lub przekreśl zaznaczenie

Notacja Klawiszy

  • Alt+K - dodaj notację klawiszy

Fragment kodu bez oznacznika

  • Alt+C - dodaj pusty fragment kodu

Skróty operujące na kodzie i linijkach:

  • Alt+L - zaznaczenie całej linii
  • Alt+, Alt+ - przeniesienie linijki w której znajduje się kursor w górę/dół.
  • Tab/⌘+] - dodaj wcięcie (wcięcie w prawo)
  • Shit+Tab/⌘+[ - usunięcie wcięcia (wycięcie w lewo)

Dodawanie postów:

  • Ctrl+Enter - dodaj post
  • ⌘+Enter - dodaj post (MacOS)