相比幾年前談?wù)摰闹攸c只有GPU，在擁有CPU和DPU之后，英偉達作為系統(tǒng)公司能夠談?wù)摰脑掝}更加豐富。

在剛剛過去的Computex和時隔兩年重新回歸線下的ISC 2022（國際超級計算機大會），英偉達都展示了諸多其GPU、CPU、DPU的最新合作成果，這在很大程度上表明了英偉達的“三芯”策略已經(jīng)初見成效。

英偉達「三芯」策略初步奏效 | ISC 2022

另外，英偉達在混合量子計算中的成果，也體現(xiàn)了其在高性能計算領(lǐng)域的前瞻性布局。

當(dāng)然，英偉達CEO黃仁勛也在與媒體的交流中再次強調(diào)，“英偉達是一家系統(tǒng)公司，提供從硬件到系統(tǒng)軟件的全棧方案，客戶可以按照其需求選擇我們的產(chǎn)品。加速計算的世界與CPU截然不同，我們的產(chǎn)品和方案非常獨特�！�

英偉達的“三芯”到底如何加速那些世界上最快的加速系統(tǒng)？

獨特的CPU+GPU組合

GPU作為英偉達發(fā)明的產(chǎn)品，也是英偉達的標(biāo)簽，在今年GTC 22上，雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))介紹了英偉達最新一代Hopper架構(gòu)GPU H100發(fā)布，相比兩年前的Ampere架構(gòu)A100 GPU，實現(xiàn)了數(shù)量級的性能提升。

黃仁勛表示，20個 H100 GPU 便可承托相當(dāng)于全球互聯(lián)網(wǎng)的流量，使其能夠幫助客戶推出先進的推薦系統(tǒng)以及實時運行數(shù)據(jù)推理的大型語言模型。

不過，相比GPU，英偉達的Grace CPU更能吸引外界的關(guān)注。市場上已經(jīng)有很多優(yōu)秀的CPU產(chǎn)品，英偉達在這樣的背景下推出CPU讓人感到意外，也讓人好奇Grace CPU的不同之處。

當(dāng)被問及Grace CPU有何獨特之處時，黃仁勛說，“Grace旨在比其它CPU更好地解決與數(shù)據(jù)處理有關(guān)的問題，能夠更高效處理大量數(shù)據(jù)，并且與我們的GPU緊密結(jié)合，更好地完成解決AI任務(wù)�！�

英偉達的Grace CPU超級芯片集成了兩個基于Arm的CPU，有多達144個高性能Arm Neoverse核心，并且?guī)в锌缮炜s矢量擴展和1 TB/s的內(nèi)存子系統(tǒng)，支持最新的PCIe Gen5協(xié)議，可實現(xiàn)與GPU之間最高性能連接，同時還能連接NVIDIA ConnectX-7智能網(wǎng)卡以及NVIDIA BlueField-3 DPU。

由此看來，英偉達在設(shè)計Grace CPU之處就已經(jīng)非常明確要將其所有硬件產(chǎn)品之間很好地互聯(lián)。這也容易理解，隨著摩爾定律的放緩，異構(gòu)計算成為了未來趨勢，作為提供高性能計算產(chǎn)品的公司，英偉達有這樣的布局也十分合理。

ISC 2022上，英偉達CPU+GPU的產(chǎn)品組合獲得了認(rèn)可，美國和歐洲的領(lǐng)先超級計算中心都將率先采用這兩款超級芯片。

美國阿拉莫斯國家實驗室（LANL）今日宣布，其新一代系統(tǒng)Venado將成為美國首個采用NVIDIA Grace CPU技術(shù)的系統(tǒng)。Venado是使用HPE Cray EX超級計算機構(gòu)建而成的異構(gòu)系統(tǒng)，將同時配備Grace CPU和Grace Hopper，這一系統(tǒng)建成后的AI性能預(yù)計將超過10 exaflops（10的18次方，百億億次）。

另一個率先采用英偉達Grace CPU和GPU的系統(tǒng)是瑞士國家計算中心的新系統(tǒng)Alps，基于HPE Cray EX超級計算機構(gòu)建，這是一個通用系統(tǒng)，向瑞士及其他國家的研究者開放。

英偉達還宣布，源訊、戴爾科技，技嘉科技、慧與、浪潮、聯(lián)想和超微宣布計劃部署基于Grace CPU和Grace Hopper超級芯片的服務(wù)器。

DPU帶來的大幅性能提升

DPU是一個新概念，在英偉達帶動下成為備受關(guān)注的產(chǎn)品，涌現(xiàn)了大量初創(chuàng)公司以及資本的投入

DPU的核心價值是將通信和計算負(fù)載從CPU卸載，進而獲得巨大的性能提升。不過DPU能夠帶來的具體的性能提升，仍然需要實踐證明，英偉達借著ISC 2022給出了一些案例。

英偉達「三芯」策略初步奏效 | ISC 2022

洛斯阿拉莫斯國家實驗室（LANL）的杰出高級科學(xué)Poole 正與英偉達進行一項為期多年的廣泛合作，旨在將計算多物理應(yīng)用的性能提高30倍。這其中包括使用 BlueField 及其NVIDIA DOCA軟件框架在計算存儲、模式匹配等。

LANL 已經(jīng)感受到網(wǎng)絡(luò)計算的強大功能，加速閃存盒（ABoF）將固態(tài)存儲與DPU和InfiniBand加速器相結(jié)合，可為 Linux 文件系統(tǒng)的關(guān)鍵性能部分提供加速。它的性能高達同類存儲系統(tǒng)的30倍，并將成為 LANL 基礎(chǔ)架構(gòu)中的關(guān)鍵組件。

俄亥俄州立大學(xué)的研究人員展示了 DPU 如何將一個HPC熱門編程模型的運行速度提高 21%。他們通過卸載消息傳遞接口（MPI）的關(guān)鍵部分，加速了P3DFFT，這是一個用于眾多大規(guī)模HPC仿真的數(shù)學(xué)庫。

對于運行藥物研發(fā)或飛機設(shè)計等HPC仿真應(yīng)用的超級計算機，DPU也能夠帶來高達兩位數(shù)的性能加速。

歐洲的多個研究團隊正利用BlueField DPU 加速 MPI 和其他 HPC 工作負(fù)載。英格蘭北部的達勒姆大學(xué)正在開發(fā)一款軟件，用于在 16 個節(jié)點的 Dell PowerEdge 集群上使用 BlueField DPU 以實現(xiàn) MPI 作業(yè)的負(fù)載均衡。劍橋大學(xué)、倫敦和慕尼黑等的研究人員也在使用 DPU。

DPU也在用于加速分子動力學(xué)研究，還能用于氣候?qū)W、天體物理學(xué)、大數(shù)據(jù)、AI 和更多方面的研究。這些研究人員也在考慮如何使用新一代的BlueField-3 DPU 的核心功能。

三芯策略初步奏效，布局量子計算

高性能計算系統(tǒng)對于算力有著更高要求，也有獨特需求，在英偉達擁有了GPU、CPU和DPU之后，它能夠?qū)崿F(xiàn)更多的硬件組合，再配合上層的軟件系統(tǒng)，能夠更好滿足前沿應(yīng)用和更高計算的需求。

通過ISC 2022的眾多成果展示，也能看到英偉達的三芯策略已經(jīng)初見成效，不同的產(chǎn)品和產(chǎn)品組合已經(jīng)在HPC、AI等應(yīng)用中實現(xiàn)性能的顯著提升。

不止于此，英偉達還在布局前沿的量子計算。