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Architectures reconfigurables FPGAArticle de référence | Réf : TE5990 v2
Auteur(s) : Dominique HOUZET
Date de publication : 10 août 2016
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Les cartes graphiques de NVIDIA à partir du GPU de la série G80 et d’AMD à partir du GPU de la série R600 disposent des capacités matérielles pour effectuer des calculs généralistes en virgule flottante ou en entier avec des interfaces applicatives spécifiques au calcul généraliste (CUDA pour NVIDIA et Brook+/CAL au début puis OpenCL pour AMD). Ceci rend accessible l’adaptation du code à ces architectures. Nous trouverons ici un portrait des caractéristiques matérielles des dernières de ces cartes qui seront utiles pour maîtriser les performances de calcul. Nous ferons référence aux GPU de la série Maxwell GM200 de NVIDIA et de la série R9 Fury de AMD qui sont les cartes disponibles (septembre 2015) sur le marché français. Les descriptions faites ici correspondent aux indications des constructeurs qui donnent un « modèle » d’architecture. La structure exacte des cartes n’est sans doute pas identique à ce modèle.
Les GPU sont équipés de plusieurs unités de traitement qui sont groupées en blocs maintenant une cohérence d’exécution et une localité d’accès à la mémoire.
HAUT DE PAGE
Les puces GM200 sont équipées de 96 blocs multiprocesseur SIMD de 32 cœurs au sein de 24 SMM (Streaming Multi-processor) regroupés en 6 clusters (GPC) de 4 SMM (figure 1). Chacun de ces SMM a 4 blocs de 32 unités de traitement (cœurs) permettant d’effectuer des opérations arithmétiques sur des nombres en virgule flottante 32 bits et 64 bits et en entier 32 et 64 bits. Ces unités sont à la fois des ALU (Arithmetic and Logical Units) et des FPU (Floating Point Units). Elles sont appelées SP (Scalar Processor). Cela fait un total de 3072 unités de traitement SP disponibles. Chacun des 4 ordonnanceurs de groupes de 32 threads (warp) d’un SMM dispose d’une unité de contrôle d’exécution, d’une pile d’instructions et d’un banc de registres à 32 canaux.
Dual issue
Dans GM200, les SMM ont la capacité d’exécuter une instruction arithmétique...
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TECHNOLOGIES LOGICIELLES ARCHITECTURES DES SYSTÈMES
(1) - TUCKER (L.W.), ROBERTSON (G.G.) - Architecture and applications of the connection machine. - IEEE Comput., vol. 21, p. 26-38 (1988).
(2) - TREW (A.), WILSON (G.) (eds.) (1991) - Past, Present, Parallel : A Survey of Available Parallel Computing Systems. - New York : Springer-Verlag (ISBN 0-387-19664-1)
(3) - GUIDON (Y.) - Soufflerie numérique. Simulation de l’écoulement de gaz dans une soufflerie. - Pascalissime, no 64, p. 16-42 (1996).
(4) - ALEXANDRESCU (A.) - Modern C++ design : generic programming and design patterns applied. - Addison-Wesley, (2001).
(5) - NYLAND (L.), HARRIS (M.), PRINS (J.) - Fast N-body simulation with CUDA. - Addison-Wesley Educational Pub.,ISBN 978-0321515261, Chapitre 31, GPU Gems 3 (2007).
Microprocesseurs – Approche générale
(portails, pages personnelles, forums, listes de discussion)
HARRIS Mark General-Purpose Computation on Graphics Hardware http://gpgpu.org/ (page consultée le 20 septembre 2015). Le plus important site sur le sujet avec des actualités, forums et tutoriels.
NVIDIA Corporation CUDA Zone – The resource for CUDA developers http://www.nvidia.com/object/cuda_home_new.html (page consultée le 20 septembre 2015). Le site met à disposition une excellente documentation et des outils logiciels pour le développement d’applications utilisant CUDA et les cartes graphiques NVIDIA, ce site maintient une importante liste de références de résultats d’utilisation de cartes graphiques pour le calcul.
Advanced Micro Devices, Inc. AMD Developer Central – ATI Stream Software Development Kit (SDK) http://developer.amd.com/tools-and-sdks/opencl-zone/amd-accelerated-parallel-processing-app-sdk/ (page consultée le 20 septembre 2015). Le site contient les informations et les outils nécessaires pour le développement d’applications utilisant Brook+ et les cartes graphiques ATI/AMD.
Khronos Group https://www.khronos.org/opencl/ (page consultée le 20 septembre 2015). Site web de la spécification d’OpenCL.
ArrayFire http://arrayfire.com/ (page consultée le 20 septembre 2015). Site web de la librairie ArrayFire
http://www.alexstjohn.com/WP/2014/01/16/porting-cuda-6-0/ (page consultée le 20 septembre 2015). Site sur l’utilisation...
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