ปัจจุบัน GPU ที่มีอยู่รองรับเลขคณิตทศนิยมแม่นยำสองเท่าหรือไม่?

ฉันเรียกใช้รหัสโมเลกุล (MD) GROMACSในคลัสเตอร์ Ubuntu Linux ซึ่งประกอบด้วยโหนดที่มี CPU Intel 24 Xeon จุดสนใจของฉันค่อนข้างจะอ่อนไหวต่อความแม่นยำในการคำนวณจุดลอยดังนั้นฉันต้องรัน GROMACS ด้วยความแม่นยำสองเท่าแทนที่จะใช้ความแม่นยำเดียว - แม้จะมีค่าใช้จ่ายในการคำนวณที่สูงกว่าความแม่นยำสองเท่า ดังนั้นในคลัสเตอร์ฉันได้รวบรวม GROMACS ด้วยความแม่นยำสองเท่า

ฉันกำลังพิจารณาที่จะซื้อ GPU บางตัวเนื่องจากอาจมีการเร่งความเร็วญาติ ("การเร่งความเร็ว GPU") กับซีพียู อย่างไรก็ตามฉันต้องการ GPU ที่จะทำให้ฉันสามารถคำนวณเลขคณิตความแม่นยำสองเท่าได้ คุณรู้หรือไม่ว่าฮาร์ดแวร์ดังกล่าวมีวางจำหน่ายทั่วไป โพสต์ล่าสุดบน GROMACS รายชื่อผู้รับจดหมายแสดงให้เห็นว่า GPUs แม่นยำสองจะไม่สามารถใช้ได้ในเชิงพาณิชย์:

ฮาร์ดแวร์ไม่รองรับ [เลขคณิตความแม่นยำสองเท่า] แต่ AFAIK

นี้หน้าวิกิพีเดียดูเหมือนจะชี้ให้เห็นว่า GPUs แม่นยำสองมีการผิดปกติเนื่องจากพวกเขาอาจจะไม่มีประสิทธิภาพ:

การนำไปใช้งานของ floating point บน Nvidia GPU นั้นเป็นไปตามมาตรฐาน IEEE; อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงสำหรับผู้ขายทุกราย สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องกับความถูกต้องซึ่งถือว่ามีความสำคัญต่อการประยุกต์ใช้ทางวิทยาศาสตร์ ในขณะที่ค่าจุดลอยตัว 64- บิต (ความแม่นยำสองเท่าลอย) โดยทั่วไปมีอยู่ในซีพียูเหล่านี้ไม่ได้รับการสนับสนุนในระดับสากลบน GPUs; สถาปัตยกรรม GPU บางตัวเสียสละการปฏิบัติตามมาตรฐาน IEEE ในขณะที่คนอื่นขาดความแม่นยำสองเท่า มีความพยายามเลียนแบบค่าทศนิยมที่มีความแม่นยำสองเท่าบน GPU อย่างไรก็ตามการแลกเปลี่ยนความเร็วทำให้เกิดข้อได้เปรียบในการลดการคำนวณลงบน GPU ตั้งแต่แรก

นี้หน้า NVIDIA Teslaในการอ้างอิงถึง "จุดสุดยอดความแม่นยำสองประสิทธิภาพจุดลอย" ในแผนภูมิดูเหมือนว่าจะแนะนำว่าการคำนวณแม่นยำสองสามารถในความเป็นจริงจะทำใน GPUs ของพวกเขา (แม้ว่าค่าใช้จ่ายในการคำนวณสูงกว่า)

ดังนั้นฉันควรเชื่ออย่างไร คุณมีประสบการณ์เกี่ยวกับปัญหานี้หรือไม่?

ความแม่นยำสองเท่าเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับ GPU รุ่นใหม่ ตัวอย่างเช่นฉันเป็นเจ้าของ NVIDIA GTX560 Ti (ค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับการคำนวณ) ที่ไม่มีปัญหาในการใช้งาน ViennaCL ในความแม่นยำสองเท่า จากที่นี่ (ส่วนที่ 4)จะปรากฏการ์ด NVIDIA ทั้งหมดจาก GTX4xx เป็นต้นไปรองรับความแม่นยำสองเท่า

ฉันเดาว่าข้อมูลของ GROMACS นั้นล้าสมัยไปแล้ว

GPU ทุกตัวที่ใช้ SM 1.3 (Tesla / GTX2xx) หรือดีกว่านั้นรองรับฮาร์ดแวร์ที่มีความแม่นยำสองเท่า เริ่มต้นด้วยสถาปัตยกรรม Fermi ตัวแปร Quadro และ Tesla มีการรองรับความแม่นยำสองเท่าที่ดีกว่ารุ่น Ge Force ของผู้บริโภค

สิ่งที่แปลกคือการสนับสนุนความแม่นยำสองเท่าของ Ge Force Kepler / GTX6xx นั้นด้อยกว่าการรองรับ GeForce Fermi / GTX5xx เพื่อปรับปรุงความแตกต่างของ Tesla ใน Kepler K20 / K20x เมื่อรวมกับความแปลกใหม่แล้ว Tesla K10 ก็มีการรองรับความแม่นยำสองระดับของ Ge Force และเมื่อไม่นานมานี้สิ่งนี้ได้ถูกทำให้ยุ่งเหยิงอย่างสมบูรณ์โดยการเปิดตัว Ge Force GTX Titan ซึ่งมีการรองรับความเที่ยงตรงสองเท่าเต็มรูปแบบและคุณสมบัติ CUDA มากมายที่มีอยู่ในรุ่นเทสลาเท่านั้นจนถึงปัจจุบัน GTX Titan มีราคาประมาณ $ 1,000 - IMO ที่ต่อรองราคาตะโกน

นอกจากนี้คุณควรอ่านโพสต์ติดตามจาก GROMACS รายการทางไปรษณีย์: http://lists.gromacs.org/pipermail/gmx-users/2013-April/080604.html การใช้งาน GPU ใน MD นั้นสนับสนุนการใช้ความแม่นยำสองเท่าหรือไม่ในระดับที่เทียบเคียงได้นั้นมีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าฮาร์ดแวร์ที่มีความแม่นยำสองเท่า

จากการสนทนานี้ GPU ของ Tesla และ Titan นั้นเหมาะสมที่สุด (จาก Nvidia GPUs) เพื่อความแม่นยำสองเท่า

ค้นหาตัวอย่างของรายการ Nvidia GPUs บน Wikipedia (ตารางที่คล้ายกันสำหรับ GPU AMD อยู่ที่นี่ ) และเปรียบเทียบพลังการประมวลผลความแม่นยำเดียวและสองครั้ง (ในแง่ของ GFLOPs) เราเห็นว่าประสิทธิภาพความแม่นยำสองเท่านั้นเล็กกว่าครึ่งหนึ่งอย่างแม่นยำ ประสิทธิภาพสำหรับ GPU อื่น ๆ ส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่นสำหรับซีรี่ส์ GTX 900 บทความระบุว่าประสิทธิภาพความแม่นยำสองเท่าคือ1/32ของประสิทธิภาพความแม่นยำเดียวในขณะที่บทความ Wikipedia นี้บอกว่าสำหรับ GTX 700 series ประสิทธิภาพความแม่นยำสองเท่าคือ1/24ของความแม่นยำเดียว ประสิทธิภาพ (ยกเว้นไททันซึ่งสามารถสูงถึง1/3ของประสิทธิภาพความแม่นยำเดียว)