Fermi架构：万亿级晶体管的GPU运算巨擘

本文档深入介绍了NVIDIA的Fermi架构，这是一种高性能计算平台，专为GPU运算设计，旨在提供前所未有的计算能力。Fermi架构以其卓越的性能和创新技术脱颖而出，主要特点包括： 1. **规模与复杂性**： - Fermi架构集成了30亿个晶体管，这在当时的GPU行业中是一个显著的里程碑，展示了其对高性能计算的追求。 - 它包含512个核心，几乎是上一代架构的两倍，提供了强大的并行处理能力。 2. **浮点运算性能**： - Fermi架构实现了8倍的双精度峰值性能，对于科学计算、图形渲染等需要高精度计算的任务来说，这是至关重要的提升。 - 对于双Warp调度器的设计，能够同时处理来自两个不同warp（线程块）的指令，提高了指令执行效率。 3. **内存和缓存**： - 提供了ECC支持，保证数据的准确性和可靠性。 - L1和L2 Cache的设计允许快速访问常用数据，提升了整体系统性能。 - 显存带宽增加约2倍，采用GDDR5技术，支持高达1 Terabyte的片上显存，这对于大规模数据处理非常有利。 4. **内存管理模式**： - 提供多种内存接口选项，如DRAMI/F，以及HOSTI/F，支持灵活的内存配置和数据交换。 - 包含统一缓存和可配置的16KB RAM，可以作为共享内存或L1 cache，根据应用需求进行调整。 5. **CUDA核心架构**： - 每个Streaming Multiprocessor (SM)模块内有32个CUDA核心，是前一代的四倍，表明了Fermi在CUDA编程上的巨大提升。 - 内部结构包括Register File、Scheduler、Dispatch等组件，确保高效地执行指令流。 6. **并发执行**： - 支持并发执行多个Kernel，配合C++等高级编程语言，使得开发者能编写更复杂的并行程序。 Fermi架构的引入标志着GPU不再仅仅是图形处理器，而是逐渐转型为通用计算平台，它通过提升核心数量、增强内存性能和优化CUDA编程模型，为高性能计算任务提供了强大的支持。这对于科学计算、深度学习等领域的发展产生了深远影响。