NVIDIA Fermi架构白皮书中文版：新一代GPU设计详解

NVIDIA Fermi白皮书中文翻译V0.1版提供了对下一代CUDA计算和图形架构的深入剖析。Fermi架构是继G80和GT200之后的重大飞跃，专为通用计算而设计，它吸取了前代产品的经验教训，特别是对性能提升、错误纠正和编程灵活性的关注。 1. **高性能计算与双精度运算**: Fermi旨在显著提升单精度计算性能，达到桌面CPU的10倍，同时支持更为复杂的双精度运算，满足特定应用对高精度计算的需求。 2. **ECC内存支持**: 引入ECC（Error-Correcting Code）技术，增强了内存的容错能力，确保在大规模数据处理中的稳定性。 3. **内存缓存增强**: 针对某些并行计算任务对共享内存不足的情况，Fermi设计中增加了内存访问缓存，以便更好地利用内存资源。 4. **扩大SM共享内存**: 对于需要大量共享内存来加速计算的CUDA程序，Fermi提供每SM高达16KB的可配置共享内存，提升了并行任务的性能。 5. **资源切换速度优化**: 用户界面的一个关键改进是更快地在应用程序和图形显示之间切换资源，提高效率。 6. **原子操作加速**: Fermi引入了更快的原子读写操作，这对于并发程序执行至关重要，能有效提升并行计算的性能。 7. **硬件架构升级**: - 第三代Streaming Multiprocessor (SM)：每个SM包含32个CUDA核心，是GT200的4倍，提供8倍的双精度浮点计算能力。 - 新的双Warp调度策略允许同时处理两个Warp，提高计算密集型任务的效率。 - 64KB RAM支持可配置的共享内存和L1缓存，进一步优化内存访问性能。 8. **ISA架构改进**: - 采用统一的地址空间，全面支持C++语言特性，兼容OpenCL和DirectCompute，便于开发者利用多种编程模型。 Fermi白皮书详细介绍了这些改进如何协同工作，以实现更高的计算效率、更低的能耗和更广泛的程序兼容性，标志着NVIDIA在GPU领域的一个重要里程碑。通过理解这些设计决策，开发者能够更好地利用Fermi架构，提升其应用程序的性能和可靠性。