12倍于上代的DP性能 NVIDIA Volta架构解析

NVIDIA Volta架构，一个在几年前便已经被曝光的次世代架构，于上周的GTC 2017大会上正式与大家见面。正如老黄去年所说的，NVIDIA未来会大幅提高产品的迭代速度以推动GPU界的发展，Volta架构的发布时间正好距Pascal架构的发布过了一年。在这短短的一年时间里，老黄将整个Pascal家族悉数抖落，以大家最熟悉的GeForce系列游戏卡为例，从GT 1030到GTX 1080 Ti可谓是高中低档应有尽有，比Maxwell 2家族的集体亮相整整快了约一年。

为什么NVIDIA能够做到短短一年便推出新架构产品？因为与AMD的拖延相比，NVIDIA严格按照自家的产品路线图发布产品，虽然受限于HBM显存的产能，NVIDIA在Maxwell和Volta之间加了一个Pascal作为过渡，但Pascal的表现却不敷衍，完全称得上是GPU史上的一个里程碑，因为NVIDIA的Pascal显卡让GPU的频率首次突破2GHz大关，在超频大师的手中甚至可以超过3GHz，追上了CPU的主频，这在以前是完全不敢想象的。

采用Volta架构的首款产品是NVIDIA Xavier SOC

现在GPU讲究的是能耗比，不再像以前一样单纯追求绝对性能，而采用了TSMC全新12nm的Volta让我们看到了能耗比的新高度：首发产品Tesla V100同P100相比，在TDP同为300W的情况下，单精度浮点运算性能提升了41.5%，实际HPC应用性能提升了40-70%，凭借架构中新引入的Tensor单元，在深度学习方面的性能甚至可以达到后者的12倍！

NVIDIA Tesla V100

我们上周在第一时间报道了有关Tesla V100的相关消息，但大家能看到的只是诸如815平方毫米的核心面积、210亿个晶体管、5120个CUDA核心、15TFLOPS单精度性能这样的专业数据，但我相信大家都很好奇Volta同Pascal相比究竟有了哪些设计方面的提升和改变，接下来吉吉我就用相对通俗易懂的语言来给大家细细道来，让大家看看老黄的“新核弹”究竟是怎样一个构造。

外观：PCI-E版身材迷你

同采用Pascal架构的Tesla P100一样，Volta P100也有2种版本，一种是用在DGX-1上的NVLink版，还有一种是标准的PCI-E版，两种版本的规格是一模一样的。首先我们看一下NVLink版的V100和P100对比：

上图为Tesla V100，下图为Tesla P100

由于V100和P100的TDP均为300W，并且都是使用了16GB的HBM2显存，所以NVLink版的PCB的设计几乎是一模一样的，仅仅是料件型号和排布上有些微区别。另外，需要强调的是，V100使用的是全新的NVLink 2接口，比NVLink多了2组通道，双向总带宽达300GB/s，比NVLink提升了87.5%。接下来我们看一下PCI-E版的对比：

上图为Tesla V100，下图为Tesla P100

PCI-E版的Tesla V100同P100相比，体积可谓是大大缩小，不仅从双槽厚度变成了单槽，PCB也从标准长度缩到了巴掌大小，比NVLink版的大不了多少。真是不知道老黄是如何做到用这么“寒酸”的被动散热压制住TDP高达300W的“性能巨兽”的，只能期待NVIDIA后续的详细介绍了。