NVIDIA Fermi架构白皮书：迈向视觉真实性的下个台阶

NVIDIA的费米架构白皮书深入探讨了下一代CUDA计算和图形架构的设计理念与技术革新。在图形处理单元（GPU）性能提升的需求驱动下，NVIDIA工程师意识到，为了实现更高级别的视觉真实感，费米架构必须比前一代的Kepler架构更为高效。该白皮书详细介绍了以下几个关键部分： 1. **GPU历史回顾**：首先概述了GPU计算的历史，强调了NVIDIA在GPU领域的重要地位，以及费米架构的诞生背景。 2. **G80架构**：作为费米架构的前身，G80被提及，它为后续的发展奠定了基础，但费米架构在此基础上进行了重大改进。 3. **费米架构介绍**：白皮书的核心内容是费米架构，包括其设计理念，特别强调了对CUDA核心能力的提升，如拥有512个高性能CUDA核心，提供了强大的并行处理能力。 4. **硬件执行和指令集**：介绍了费米架构的硬件执行机制，包括第三代流多处理器（Stream Multiprocessor，SM），双线程调度器，以及优化的内存子系统，如可配置的共享内存和L1缓存。 5. **CUDA支持和兼容性**：费米架构不仅支持CUDA，还与OpenCL和DirectCompute标准无缝协作，提供了完整的C++支持，增强了对各种编程模型的兼容性。 6. **浮点精度和性能优化**：采用IEEE 32-bit浮点精度，并通过条件预测来改善性能，使得计算更加精确且高效。 7. **内存创新**：NVIDIA引入了Parallel Data Cache技术，配置有L1和统一L2缓存，以及首次支持错误纠正码（ECC）内存，确保数据的准确性。此外，还支持快速原子操作和GigaThread线程调度，提高了内存访问速度和并发执行效率。 8. **应用兼容性与速度提升**：费米架构的设计使应用程序运行速度提升了10倍，表明其在实际应用中的优越性能。 总体而言，NVIDIA费米架构白皮书详细揭示了该公司如何通过技术创新和架构优化，将GPU性能推向新的高度，以满足不断增长的图形计算需求，为开发者和用户带来了前所未有的计算体验。