ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОРОВ В МАССОВЫХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЯХ
Универсальные процессоры (CPU) созданы для исполнения одного потока последовательных инструкций с максимальной производительностью, а графические процессоры (GPU) проектируются для быстрого исполнения большого числа параллельно выполняемых потоков инструкций.
Для увеличения производительности CPU стараются добиться выполнения как можно большего числа инструкций параллельно. Начиная с процессоров Intel Pentium, появилось суперскалярное выполнение, обеспечивающее выполнение двух инструкций за такт. Но у параллельного выполнения последовательного потока инструкций есть определённые базовые ограничения и увеличением количества исполнительных блоков кратного увеличения скорости не добиться.
Алгоритмы, реализуемые видеочипами, обладают естественным параллелизмом. Видеочип принимает на входе группу полигонов, проводит все необходимые операции, и на выходе выдаёт пиксели. Обработка полигонов и пикселей независима, их можно обpaбатывать параллельно, отдельно друг от друга. Высокая степень параллелизма в GPU вызывает необходимость использования большого количества исполнительных блоков, которые легко загрузить, в отличие от последовательного потока инструкций для CPU. Кроме того, современные GPU также могут исполнять больше одной инструкции за такт.
В универсальных процессорах большая часть транзисторов и площади чипа идут на буферы комaнд, аппаратное предсказание ветвления и огромные объёмы внутри чиповой кэш-памяти. Все эти аппаратные блоки нужны для ускорения исполнения немногочисленных потоков комaнд. Видеочипы тратят транзисторы на массивы исполнительных блоков, разделяемую память небольшого объёма и контроллеры памяти на несколько каналов. Вышеперечисленное не ускоряет выполнение отдельных потоков, оно позволяет чипу обpaбатывать нескольких тысяч потоков, одновременно исполняющихся чипом и требующих высокой пропускной способности памяти.
CPU снижают задержки доступа к памяти при помощи кэш-памяти большого размера. Видеочипы обходят проблему задержек доступа к памяти за счет готовности исполнения тысяч потоков. В то время, когда один из потоков ожидает данных из памяти, видеочип может выполнять вычисления другого потока без ожидания и задержек. Можно сказать, что в отличие от современных универсальных CPU, видеочипы предназначены для параллельных вычислений с большим количеством арифметических операций. И значительно большее число транзисторов GPU работает по прямому назначению ‒ обработке массивов данных, а не управляет исполнением немногочисленных последовательных вычислительных потоков. На рисунке показаны соотношения объема чипа занимаемого разнообразной логикой в CPU и GPU.
Основой эффективного использования мощи GPU в научных и иных неграфических расчётах является распараллеливание алгоритмов на сотни исполнительных блоков, имеющихся в видеочипах. К примеру, множество приложений по молекулярному моделированию отлично приспособлено для расчётов на видеочипах, они требуют больших вычислительных мощностей и поэтому удобны для параллельных вычислений. А использование нескольких GPU даёт ещё больше вычислительных мощностей для решения подобных задач.
Выполнение расчётов на GPU показывает отличные результаты в алгоритмах, использующих параллельную обработку данных. При этом лучшие результаты достигаются, если отношение числа арифметических инструкций к числу обращений к памяти достаточно велико.
Области применения параллельных расчётов на GPU. Это анализ и обработка изображений и сигналов, моделирование физических процессов, выполнение финансовых расчётов, ведение баз данных, моделирование динамики газов и жидкостей, криптография, астрономия, биоинформатика, цифровое кино и телевидение, геоинформационные системы, магнитно-резонансная томография, нейросети, искусственный интеллект, анализ спутниковых данных, сейсмическая разведка.
Статья в формате PDF
122 KB...
11 06 2026 7:11:21
Обсуждаются современные методологические аспекты использования активных методов обучения студентов в развитие мышление и творчество.
...
10 06 2026 13:21:22
Статья в формате PDF
134 KB...
09 06 2026 15:39:41
Проведен анализ общепринятых учений и научных теорий, имевших широкую аудиторию в вузах и научно-исследовательских институтах прошлого века. Выявлена недостаточность абстpaктной потенции в мыслительной жизни homo sensus, главная альтернатива которой – эмоциональный мир, чувственность и вера. Свойство верить познающего субъекта не носит хаpaктер религиозности, однако имеет общие с ней основания. Роднит религию и научную веру стремление не понять, а принять смутные представления, сулящие сиюминутную пользу и выгоду, объединяет желание увидеть в таинственном и запредельном нечто к себе доброжелательное, освобождающее от мучительного предназначения думать и, следовательно, уводящее от необходимости работать – работать без самообмана, но эффективно и достойно homo sapiens.
...
08 06 2026 12:10:25
Статья в формате PDF
114 KB...
07 06 2026 19:54:37
Статья в формате PDF
107 KB...
06 06 2026 1:26:30
Статья в формате PDF
94 KB...
05 06 2026 1:23:28
Статья в формате PDF
129 KB...
04 06 2026 4:26:44
Статья в формате PDF
3943 KB...
03 06 2026 14:34:16
Статья в формате PDF
115 KB...
02 06 2026 11:58:46
В данной статье осуществлены анализ и обощение зарубежных психологических концепций, объясняющих активность человека в отношении своего здоровья, и на этой основе дано авторское определение понятия «здоровьесозидающий потенциал личности». Особое внимание авторы уделяют рассмотрению структуры здоровьесозидающего потенциала, описанию психологических механизмов его формирования и выявлению закономерностей его развития в различные возрастные периоды. Авторами впервые представлена и научно обоснована векторная модель здоровьесозидающего потенциала личности, показаны её возможности при выявлении психологических детерминант, влияющих на показатели целостного здоровья человека.
...
01 06 2026 9:51:14
Статья в формате PDF
190 KB...
31 05 2026 22:54:10
Статья в формате PDF
136 KB...
30 05 2026 1:40:47
Статья в формате PDF
113 KB...
29 05 2026 12:46:30
Статья в формате PDF
848 KB...
28 05 2026 4:48:46
Статья в формате PDF
101 KB...
27 05 2026 4:54:44
Статья в формате PDF
115 KB...
26 05 2026 21:41:35
Статья в формате PDF
117 KB...
25 05 2026 4:45:22
Статья в формате PDF
116 KB...
24 05 2026 10:34:27
Статья в формате PDF
254 KB...
23 05 2026 17:38:47
Статья в формате PDF
145 KB...
21 05 2026 20:34:39
Статья в формате PDF
276 KB...
20 05 2026 19:22:34
Статья в формате PDF
112 KB...
19 05 2026 20:20:12
Статья в формате PDF
189 KB...
18 05 2026 9:38:52
Статья в формате PDF
123 KB...
17 05 2026 7:24:24
Статья в формате PDF
202 KB...
15 05 2026 8:32:11
Данная статья посвящена проблеме реставрации языческого миропонимания в современном мире. В статье пишется о том, что неоязычество предрасполагает людей к аддиктивным формам поведения.
...
13 05 2026 22:18:40
Статья в формате PDF
342 KB...
11 05 2026 7:24:26
Статья в формате PDF
172 KB...
10 05 2026 20:57:19
Статья в формате PDF
132 KB...
09 05 2026 18:44:19
Статья в формате PDF
101 KB...
08 05 2026 20:44:34
Статья в формате PDF
103 KB...
07 05 2026 0:53:35
Статья в формате PDF
103 KB...
04 05 2026 3:39:30
Статья в формате PDF
110 KB...
03 05 2026 20:29:26
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
