GPU是工作站必不可少的

图形,AI和并行处理任务已使GPU成为工程生产力的关键推动力。

图形,AI和并行处理任务已使GPU成为工程生产力的关键推动力。

所有GPU都具有等效的板载CPU来管理图形处理。 AMD公司 Radeon Pro W5700使用AMD的7nm电路蚀刻技术。图片由AMD提供。


近年来,关于工程工作站内部性能预期的变化。多年来,中央处理单元(CPU)的功能一直是首要考虑因素。然后,按照重要性从高到低的顺序依次是RAM,存储器和图形处理单元(GPU)。

在2020年,订单发生了翻转。 GPU的性能已经与火箭飞行成指数增长。其他组件仍然很重要,但是相比之下,它们是典型工程工作站中的商品,而不是系统的高级锚组件。’s value. 

价值转移概括为从在屏幕上投放图形到计算对象背后的设计和工程问题。 

AMD公司将中端Radeon Pro W5500作为适用于大多数工程图形工作负载的通用GPU进行销售。 I法师由AMD提供。

“GPU不断发展,不仅用于游戏,而且还在不断改进,以提供比传统的基于栅格的3D图形更多的产品设计,包括从渲染到模拟再到机器学习的新兴创新,”指出,资深图形工业硬件分析师Alex Herrera 乔恩·佩迪研究 (JPR)。 

埃雷拉补充说,这不是一个顶点。“期望您的GPU越来越多地承担支持机器学习的任务,无论是作为设计人员可能显式调用的任务(如生成设计),还是(在运行时)应用程序在后台运行(如完整性检查设计规则)。”

GPU的广泛使用在三个主要类别中使工程受益,工程学高级产品组合经理Brian Hillner说 达索系统èmes’ 扎实的作品: 

首先是图形保真度,以提高渲染速度和改善可视化效果。“曾经需要花费数月时间才能完全保真地渲染且没有噪点的一组图像,现在可以在几周或几天内创建出来,” Hillner says. 

英伟达 Quadro RTX 8000具有用于实时光线追踪和人工智能R的专用电路&D. Image courtesy of 英伟达.

第二个是并行处理,也称为同时计算多个计算的功能。模拟和分析工具是这里的大赢家。“一遍又一遍地进行相同的数学运算非常适合GPU,”希尔纳说。根据所分析的物理过程,GPU可以卸载部分或大部分计算。现在,大多数CAE供应商要么将其求解器转换为主要在GPU上运行,要么将其功能添加到其基于CPU的产品中。 

第三是人工智能的应用,称为设计指导。“不用勾勒出正确的形状,而是使用AI并粉碎GPU上所有可能的情况, ”希尔纳说。现在,各种软件产品都使用生成设计或其他AI增强方法来带来“what if”将CAE经验融入设计中。 

大流行改变了市场

GPU硬件的年度销售周期通常在今年第二季度有所下降。但是今年COVID-19改变了一切。人们对更好的在家工作产品(包括工程工作站)的需求大大增加。 GPU整体销售—本身和在工作站内出售—rose in the quarter. 

“这种流行病具有破坏性,对市场产生了不同的影响,”JPR总裁Jon Peddie指出。“我们认为,尽管失业率达到创纪录的水平,但居家订单仍在继续增加需求。” 

工作量变化,多个市场

分析师将工作站市场分为三个不同的部分:台式机和移动计算机的入门级,中级和高端。对于工作站供应商而言,市场更加细微。从来都不认为要为任何特定的工作站模型选择哪种GPU工程师。 

“我认为我们的GPU合作伙伴在具有成本效益的基本模型方面做得很好,”克里斯·拉米雷斯(Chris Ramirez),工程技术策略师 戴尔电脑. “今天的3D 计算机辅助设计在最小GPU上运行良好。” 

一旦工作站用户超越了仅使用一个CAD软件包(2D或3D)的范围,事情就会变得有趣起来。“有趣的是,工作负载已从仅使用CPU演变为全心全意地拥抱GPU进行计算,”拉米雷斯指出。他以流行的工程渲染/可视化软件KeyShot为例。“KeyShot从完全依赖于CPU变为能够利用GPU。 [结果]我们看到对KeyShot的需求猛增。”

一些工程工作流程仍然使用对GPU的依赖程度最低的软件工具,例如2D 计算机辅助设计。例如,戴尔使用三个供应商提供工作站图形。英特尔超高清(UHD)630图形子系统为移动和台式工作站上的入门级用户提供。中端和高端用户可以在各种 AMD公司英伟达 型号,从AMD Radeon Pro WX3200或NVIDIA Quadro P620作为基本型号开始,逐步发展到每个供应商的高端产品。 

英伟达生产其RTX系列GPU的台式机和移动版。 Image courtesy of 英伟达.

AMD公司强调功耗 

AMD公司将其GPU市场视为性能和功耗要求的结合。性能越好,功率要求越高。如果一家公司购买了一千个工作站,并且在运行功率为200W的GPU和运行功率为300W的GPU之间进行选择,那么总的运营成本(TCO)差异将很大。 

“功耗真的那么重要吗?”AMD工作站产品团队的负责人Scott Jackson问。“大型企业告诉我们,当他们将节省的成本乘以数千个系统时,就会看到真正的好处。”这样做的好处可能是延长了移动工作站的电池寿命,或者延长了办公室工作站的TCO。 

需要顶级GPU性能的公司必须降低功耗的优先级。“高端市场需要最先进的功能,随着时间的流逝,这些功能会逐渐渗透到其他市场,”杰克逊说,这是技术民主化的典型行动。 

例如,AMD Radeon Pro VII GPU包括Infinity Fabric Link,这是两个Radeon Pro单元之间的高带宽,低延迟的直接连接,与使用工作站中可用的PCIe连接所获得的吞吐量相比,吞吐量要高得多。 Infinity Fabric Link是由致力于超级计算机技术的AMD团队发明的,目前已移至高端GPU。 

杰克逊指出,构建GPU板不仅仅是为工作站市场服务。还有一个完整的软件堆栈也要考虑在内。“我们看到越来越多地使用远程处理软件。由于大流行而有所转变。视频会议将变得更加舒适,这意味着对GPU视频编码和解码的改进非常重要。” 

英伟达’s Broad Product Line

英伟达是GPU行业中的重量级人物。 JPR表示2020年第二季度NVIDIA的市场份额为78%,其余份额由AMD和Intel占据。 

GPU的总销量比2019年第二季度增长了36%,JPR的增长归因于两个因素:对人工智能(AI)和神经网络的兴趣增加;以及购买用于在家办公的工作站的数量有所增加。 

英伟达不仅将任务视为构建图形引擎,还提供软件和服务以补充其硬件。 英伟达在过去两年中推出的主要GPU技术进步是实时光线跟踪和张量核心,它们是GPU中专门用于矩阵数学的处理器。 

“You can’只是扔掉硬件,开始占领市场,” says 英伟达’■高级产品营销经理Allen Bourgoyne。“现在,我们的主板不仅仅是图形加速器;我们已经建立了一个由硬件,软件和第三方开发人员组成的复杂生态系统。” 

的日子“一台应用,一台工作站”布尔戈恩说,不见了。“我们必须采用一系列技术” with a single GPU. “五年前,除了在专用研究环境中的服务器实验室中,没有人在做AI。如今,许多公司都在使用神经网络,即使他们没有’t know it.”

英特尔Xe因素

英特尔是无可争议的CPU冠军,但它在图形处理方面也很出色。其当前的产品Intel UHD图形已嵌入到选定的CPU中,并且仅用于入门级工作站以及消费者和企业产品。 

2018年,英特尔宣布了一项创建下一代图形处理器Xe的新计划。迄今为止,英特尔拥有四个处于不同开发阶段的Xe产品。 Xe LP类似于集成图形解决方案UHD。 Xe HP适用于高端计算和数据中心工作负载。 Xe高性能计算(HPC)是Xe LP的扩展版本,用于超级计算应用程序。 Xe HPG是一种变体,其中包括光线跟踪并删除了张量核心。 HP和HPC产品可能是Intel向工程工作站制造商推荐的型号。 

当英特尔聘请AMD前高管拉贾·科杜里(Raja Koduri)时,Xe计划得到了极大的推动。许多了解英特尔的行业观察家’过去在图形市场上缺乏统治地位,这使Koduri受益匪浅,并且对这些新子系统持观望态度。直到2021年某个时候,Xe系列产品都不会上市。 

英特尔拒绝了本文的采访邀请。接受本文采访的AMD和NVIDIA代表不想对Intel进行特别评论’在市场上的位置。可以肯定地说,两家公司都相信英特尔’过去的表现不一定预示着未来;在不久的将来,英特尔可能会成为工程图形领域的强大竞争对手。 

一个新的嵌入式播放器 

GPU市场的增长部分是嵌入式系统图形。新的参与者是Cincoze,它是嵌入式计算系统的知名制造商,现在正在为其产品线添加GPU计算功能。 

他们的新型GM-1000是一款坚固耐用的嵌入式处理器,专为物联网类型的计算环境而设计。制造商或分析师团体都没有迹象表明Cincoze将在不久的将来成为工作站图形的参与者。

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关于作者

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兰德尔·牛顿

Randall S. Newton是Consilia Vektor的首席分析师,涉及工程技术。自1985年以来,他以各种角色进入计算机图形行业。

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