NVIDIA GPU 架构梳理
近期深入研究并行计算，需探究底层硬件精髓。高性能计算界，英伟达显卡稳居霸主地位。本文旨在梳理NVIDIA GPU架构之演进历程，助您洞悉其技术脉络，把握未来计算趋势。
目录：
NVIDIA GPU架构历经数次革新：从Tesla架构奠定基石，到Fermi架构提升性能，再到Kepler架构优化能效，Maxwell架构深化节能设计。Pascal架构强化深度学习，Volta架构推动高性能计算，Turing架构引领光线追踪，直至Ampere架构重塑游戏与创作体验。每一代都是技术革新的里程碑。
一、NVIDIA GPU的架构演变历史和基本概念[1]
截止2021年，发布时间离我们最近的8种NVIDIA GPU微架构是：
- Tesla
- Fermi
- Kepler
- Maxwell
- Pascal
- Volta
- Turing
- Ampere
NVIDIA以其独特的命名方式，将GPU微架构与历史上的杰出科学家相结合，其八大微架构分别致敬了特斯拉、费米、开普勒、麦克斯韦、帕斯卡、伏打、图灵和安培等科学巨匠。
其中最新的是2020年宣布的Ampere架构。
二、Tesla 架构
经典型号是G80，在Fermi架构白皮书的开篇部分有对G80的简要介绍：
- G80 GPU创新支持C语言，程序员无需另学新语言，即可畅享GPU强大性能。作为首款支持C语言的GPU，G80引领行业新潮流。
- G80作为首款采用单一统一处理器的GPU，颠覆了传统独立的顶点和像素管道设计，强效执行顶点、几何、像素及计算程序，开创图形处理新纪元。
- G80 是第一款使用标量线程处理器的 GPU，无需程序员手动管理向量寄存器
- G80革命性引入单指令多线程（SIMT）执行模型，实现一条指令驱动多个独立线程并发执行，效能飞跃，引领计算新纪元。
- G80革命性引入共享内存与屏障同步机制，为线程间通信开辟新天地。这一创新设计，不仅提升了通信效率，更确保了数据同步的精准性，为多线程应用带来了前所未有的性能提升。
G80 显卡
三、Fermi架构[2]
Fermi 架构是NVIDIA GPU 架构自初代 G80 以来最重大的飞跃。
NVIDIA GPU研发团队汲取G80与GT200精华，创新设计，缔造全球首款计算GPU。研发过程聚焦关键领域：性能提升、能效优化与技术创新，为计算领域树立新标杆，引领行业未来。
- GPU在单精度浮点性能上已超越桌面CPU十倍，但针对部分计算密集型应用，双精度性能的提升同样至关重要，我们致力于不断突破，满足您的更高需求。
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