深度学习是需要配置专门的GPU服务器的:
深度学习的电脑配置要求:
1、数据存储要求
在一些深度学习案例中,数据存储会成为明显的瓶颈。做深度学习首先需要一个好的存储系统,将历史资料保存起来。
主要任务:历史数据存储,如:文字、图像、声音、视频、数据库等。
数据容量:提供足够高的存储能力。
读写带宽:多硬盘并行读写架构提高数据读写带宽。
接口:高带宽,同时延迟低。
传统解决方式:专门的存储服务器,借助万兆端口访问。
缺点:带宽不高,对深度学习的数据读取过程时间长(延迟大,两台机器之间数据交换),成本还巨高。
2、CPU要求
当你在GPU上跑深度网络时,CPU进行的计算很少,但是CPU仍然需要处理以下事情:
(1)数据从存储系统调入到内存的解压计算。
(2)GPU计算前的数据预处理。
(3)在代码中写入并读取变量,执行指令如函数调用,创建小批量数据,启动到GPU的数据传输。
(4)GPU多卡并行计算前,每个核负责一块卡的所需要的数据并行切分处理和控制。
(5)增值几个变量、评估几个布尔表达式、在GPU或在编程里面调用几个函数——所有这些会取决于CPU核的频率,此时唯有提升CPU频率。
传统解决方式:CPU规格很随意,核数和频率没有任何要求。
3、GPU要求
如果你正在构建或升级你的深度学习系统,你最关心的应该也是GPU。GPU正是深度学习应用的核心要素——计算性能提升上,收获巨大。
主要任务:承担深度学习的数据建模计算、运行复杂算法。
传统架构:提供1~8块GPU。
4、内存要求
至少要和你的GPU显存存大小相同的内存。当然你也能用更小的内存工作,但是,你或许需要一步步转移数据。总而言之,如果钱够而且需要做很多预处理,就不必在内存瓶颈上兜转,浪费时间。
主要任务:存放预处理的数据,待GPU读取处理,中间结果存放。
深度学习需要强大的电脑算力,因此对电脑的硬件配置自然是超高的,那么现在普通的高算力电脑需要高配置硬件。
GPU基本不存在不兼容的问题。只有主板与CPU限制GPU的功能。可以换个PIC-E插槽或者重新安装正确的显卡驱动试试看。根据我的个人经验 没有显卡和别的不兼容的,只有CPU性能低下成为瓶颈限制显卡性能发挥。
GPU服务器,简单来说,GPU服务器是基于GPU的应用于视频编解码、深度学习、科学计算等多种场景的快速、稳定、d性的计算服务,我们提供和标准云服务器一致的管理方式。出色的图形处理能力和高性能计算能力提供极致计算性能,有效解放计算压力,提升产品的计算处理效率与竞争力。
关于GPU的并行计算,我们从三点进行简单的阐述。
一:什么是GPU
很久以前,大概2000年那时候,显卡还被叫做图形加速卡。一般叫做加速卡的都不是什么核心组件,和现在苹果使用的M7协处理器地位差不多。这种东西就是有了更好,没有也不是不行,只要有个基本的图形输出就可以接显示器了。在那之前,只有一些高端工作站和家用 游戏 机上才能见到这种单独的图形处理器。
后来随着PC的普及, 游戏 的发展和Windows这样的市场霸主出现,简化了图形硬件厂商的工作量,图形处理器,或者说显卡才逐渐普及起来。
GPU有非常多的厂商都生产,和CPU一样,生产的厂商比较多,但大家熟悉的却只有3个,以至于大家以为GPU只有AMD、NVIDIA、Intel3个生产厂商。
nVidia GPU
AMD GPU
Intel MIC协处理器
nVidia Tegra 4
AMD ARM服务器
CUDA C/C++
CUDA fortran
OpenCL
MIC OpenMP
CUDA
二:GPU与CPU的区别
想要理解GPU与CPU的区别,需要先明白GPU被设计用来做什么。现代的GPU功能涵盖了图形显示的方方面面,我们只取一个最简单的方向作为例子。
大家可能都见过上面这张图,这是老版本Direct X带的一项测试,就是一个旋转的立方体。显示出一个这样的立方体要经过好多步骤,我们先考虑简单的,想象一下他是个线框,没有侧面的“X”图像。再简化一点,连线都没有,就是八个点(立方体有八个顶点的)。那么问题就简化成如何让这八个点转起来。
首先,你在创造这个立方体的时候,肯定有八个顶点的坐标,坐标都是用向量表示的,因而至少也是个三维向量。然后“旋转”这个变换,在线性代数里面是用一个矩阵来表示的。向量旋转,是用向量乘以这个矩阵。把这八个点转一下,就是进行八次向量与矩阵的乘法而已。
这种计算并不复杂,拆开来看无非就是几次乘积加一起,就是计算量比较大。八个点就要算八次,2000个点就要算2000次。这就是GPU工作的一部分,顶点变换,这也是最简单的一部分。剩下还有一大堆比这更麻烦的就不说了。
总而言之,CPU和GPU因为最初用来处理的任务就不同,所以设计上有不小的区别。它们分别针对了两种不同的应用场景。CPU需要很强的通用性来处理各种不同的数据类型,同时又要逻辑判断又会引入大量的分支跳转和中断的处理。这些都使得CPU的内部结构异常复杂。而GPU面对的则是类型高度统一的、相互无依赖的大规模数据和不需要被打断的纯净的计算环境。
于是CPU和GPU就呈现出非常不同的架构(示意图):
CPU与GPU区别大揭秘
GPU采用了数量众多的计算单元和超长的流水线,但只有非常简单的控制逻辑并省去了Cache。而CPU不仅被Cache占据了大量空间,而且还有有复杂的控制逻辑和诸多优化电路,相比之下计算能力只是CPU很小的一部分。
而GPU的工作大部分就是这样,计算量大,但没什么技术含量,而且要重复很多很多次。就像你有个工作需要算几亿次一百以内加减乘除一样,最好的办法就是雇上几十个小学生一起算,一人算一部分,反正这些计算也没什么技术含量,纯粹体力活而已。
而CPU就像老教授,积分微分都会算,就是工资高,一个老教授资顶二十个小学生,你要是富士康你雇哪个?GPU就是这样,用很多简单的计算单元去完成大量的计算任务,纯粹的人海战术。这种策略基于一个前提,就是小学生A和小学生B的工作没有什么依赖性,是互相独立的。
很多涉及到大量计算的问题基本都有这种特性,比如你说的破解密码,挖矿和很多图形学的计算。这些计算可以分解为多个相同的简单小任务,每个任务就可以分给一个小学生去做。
但还有一些任务涉及到“流”的问题。比如你去相亲,双方看着顺眼才能继续发展。总不能你这边还没见面呢,那边找人把证都给领了。这种比较复杂的问题都是CPU来做的。
而某些任务和GPU最初用来解决的问题比较相似,所以用GPU来算了。GPU的运算速度取决于雇了多少小学生,CPU的运算速度取决于请了多么厉害的教授。教授处理复杂任务的能力是碾压小学生的,但是对于没那么复杂的任务,还是顶不住人多。当然现在的GPU也能做一些稍微复杂的工作了,相当于升级成初中生高中生的水平。但还需要CPU来把数据喂到嘴边才能开始干活,究竟还是靠CPU来管的。
三:并行计算
首先我们说一下并行计算的概念,它是一种类型的计算,它的许多计算或执行过程是同时进行的。将大问题可以分成较小的问题,然后可以同时解决。可以同CPU或主机进行协同处理,拥有自己的内存,甚至可以同时开启1000个线程。
采用GPU进行计算时与CPU主要进行以下交互:
先说明一下,一般来说同一时刻一个CPU或GPU计算核心上(就是我们通常所说的“核”)只能够进行一个运算,在超线程技术中,一个计算核心在同一时刻可能进行多个计算(比如对于双核四线程的CPU,在不发生资源冲突的情况下,每个计算核心可能同时进行两个计算),但超线程通常只是使逻辑计算核心翻倍。
我们平时看到自己使用的CPU可以同时运行几十个程序,实际上,从微观角度来说,这几十个程序在一定程度上仍然是串行的,比如在四核四线程CPU上,同一时刻只能够进行4个运算,这几十个程序便只能在四个计算核心上轮换执行,只是由于切换速度很快,在宏观上表现出的就是这些程序在“同时”运行。
GPU最突出的特点就是:计算核心多。
CPU的计算核心一般只有四个、八个,一般不超过两位数,而用于科学计算的GPU的计算核心可能上千个。正由于计算核心数量的巨大优势,GPU在同一时刻能够进行的计算的数量远远地把CPU比了下去。
这时候,对于那些可以并行进行的计算,利用GPU的优势就能够极大地提高效率。这里解释一下任务的串行计算和并行计算。串行计算通俗来说就是先计算完一个之后再计算下一个,并行计算则是同时并行的计算若干个。比如计算实数a与向量B=[1 2 3 4]的乘积,串行计算就是先计算aB[1],再计算aB[2],然后计算aB[3],最后计算aB[4],从而得到aB的结果,并行计算就是同时计算aB[1]、aB[2]、aB[3]和aB[4],得到aB的结果。
如果只有一个计算核心,四个计算任务是不可能并行执行的,只能够一个一个地串行计算,但如果有四个计算核心,则可以把四个独立的计算任务分到四个核上并行执行,这便是并行计算的优势所在。正因如此,GPU的计算核心多,能够进行并行计算的规模便非常大,对于一些能够通过并行计算解决的计算问题便表现出了优于CPU的性能。
比如破译密码,将任务分解成可以独立执行的若干份,每一份分配在一个GPU核心上,便可以同时执行多份破译任务,从而加快破译速度。
但并行计算不是万能的,它需要一个前提:问题可以分解为能够并行执行的若干个部分。很多问题不满足这个条件,比如一个问题有两步,而第二步的计算依赖于第一步的结果,此时,这两部分便不能并行的执行,只能够串行地依次执行。实际上,我们平时的计算任务常常有复杂的依赖关系,很多重要的计算任务并不能够并行化。这是GPU的一个劣势。
关于GPU编程方面主要有以下方法:
由于不是编程科班出身,这里就不多加介绍了,有兴趣的朋友可以自行找资料。关于GPU的并行计算,就说这么多,有更深了解的朋友欢迎来沟通。
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