云計(jì)算特有的優(yōu)點(diǎn)和巨大的商業(yè)前景，讓其成為了近年來(lái)的IT界最熱門詞匯之一。當(dāng)然，這也與中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的繁榮緊密相關(guān)，它們需要有相應(yīng)的云計(jì)算服務(wù)作為支撐。但本文作者祁海江結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)目前的云計(jì)算服務(wù)進(jìn)行觀察后認(rèn)為，國(guó)內(nèi)云服務(wù)商多數(shù)采用過(guò)于簡(jiǎn)單粗放的“遠(yuǎn)程機(jī)房+移動(dòng)大硬盤”模式，不能滿足并行圖形處理的計(jì)算需求，“應(yīng)盡快認(rèn)清技術(shù)潮流，整合前沿計(jì)算工具，以便推進(jìn)云GPU并行計(jì)算服務(wù)。”那么云GPU并行計(jì)算服務(wù)有多重要？作者在文中作了深入淺出的解讀，字里行間也能一窺國(guó)內(nèi)云服務(wù)的夸大與事實(shí)上的落后現(xiàn)狀。
很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，云計(jì)算成了一個(gè)熱鬧詞匯。那么到底什么是云計(jì)算呢？它本質(zhì)上是一種社會(huì)智力資源的共享，通過(guò)云端的技術(shù)封包，降低了難度門檻，使得更多用戶可以采用的一種“很難很先進(jìn)”的技術(shù)。
這種技術(shù)可以應(yīng)用到什么地方呢？我們看到現(xiàn)在中國(guó)的移動(dòng)互聯(lián)新經(jīng)濟(jì)高度繁榮，這就需要有相應(yīng)技術(shù)高度的云計(jì)算服務(wù)作為龍骨支撐。但現(xiàn)在中國(guó)的云服務(wù)商多數(shù)采用過(guò)于簡(jiǎn)單粗放的“遠(yuǎn)程機(jī)房+移動(dòng)大硬盤”模式，不能滿足并行圖形處理的計(jì)算需求。按照當(dāng)今計(jì)算技術(shù)的趨向看——“視頻音圖+3D+規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)+大數(shù)據(jù)分析=》高強(qiáng)度計(jì)算任務(wù)=》云GPU并行運(yùn)算”，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)盡快認(rèn)清技術(shù)潮流，整合前沿計(jì)算工具，以便推進(jìn)云GPU并行計(jì)算服務(wù)。這是因?yàn)椋?/p>
1. 現(xiàn)行的圖形、圖像及3D計(jì)算在各種視頻游戲、電影產(chǎn)業(yè)、工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)療成像、空間探索、遠(yuǎn)程通訊等方面有著廣泛的應(yīng)用。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)圖形和圖像的處理要求也越來(lái)越高，尤其現(xiàn)在興起的3D技術(shù)，使圖形圖像處理和3D計(jì)算已經(jīng)應(yīng)用到了各種視頻游戲，電影產(chǎn)業(yè)，醫(yī)療成像，空間探索，遠(yuǎn)程通信等各個(gè)方面。
現(xiàn)在風(fēng)靡的大型3D游戲，諸如《使命召喚》《極品飛車》等，這些游戲畫(huà)面逼真，3D特效強(qiáng)烈，所以要求計(jì)算機(jī)對(duì)圖形圖像的處理能力要求也非常高。2010年放映的電影《阿凡達(dá)》開(kāi)創(chuàng)了動(dòng)畫(huà)形象代替了演員的3D電影的先河，它完美的運(yùn)用了3D立體畫(huà)面的創(chuàng)造了逼真的效果使畫(huà)面美輪美奐。在工業(yè)設(shè)計(jì)上，有很多廣為人們熟知的3D處理軟件，例如AutoCAD，Maya，SolidWorks等知名軟件。在醫(yī)療成像方面，3D/4D立體成像技術(shù)，使醫(yī)護(hù)人員可以獲得從傳統(tǒng)平面顯示無(wú)法捕捉到的信息數(shù)據(jù)，能夠360度全方位立體讀取影像信息，為臨床診斷提供了更豐富、精準(zhǔn)的影像資料，大幅度降低了對(duì)病灶的漏診，提高了診療質(zhì)量，必將掀起醫(yī)療影像信息處理的一次技術(shù)革命。
伴隨著IT互聯(lián)網(wǎng)以及手持終端的發(fā)展和普及，要處理的數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長(zhǎng)，手機(jī)上也出現(xiàn)了3D游戲的發(fā)展趨勢(shì)，這些都對(duì)數(shù)據(jù)圖像和3D計(jì)算提出了更多的需求。
由此看來(lái)，目前對(duì)圖形圖像以及3D計(jì)算的巨大需求，已經(jīng)要求計(jì)算機(jī)需要具備強(qiáng)大的3D建模能力，然而CPU的串行處理能力遠(yuǎn)不能滿足高效的處理圖像以及3D計(jì)算的能力，因此并行計(jì)算技術(shù)的使用日益廣泛。
2. 以美國(guó)NVIDIA公司圖形顯示卡的CUDA運(yùn)算包為代表的GPU并行運(yùn)算技術(shù)，已成為工作站、服務(wù)器、個(gè)人電腦的標(biāo)準(zhǔn)組件。
GPU是電腦圖形顯示卡上負(fù)責(zé)圖像運(yùn)算工作的微處理器。著名的顯示卡公司NVIDIA為其主流顯卡產(chǎn)品設(shè)計(jì)了專門的GPU并行計(jì)算工具包，稱之為CUDA（Compute Unified Device Architecture，統(tǒng)一計(jì)算架構(gòu)）。
以GeForce 8800 GTX為例，其核心擁有128個(gè)內(nèi)處理器。利用CUDA技術(shù)，就可以將那些內(nèi)處理器串通起來(lái)，成為線程處理器去解決數(shù)據(jù)密集的計(jì)算。而各個(gè)內(nèi)處理器能夠交換、同步和共享數(shù)據(jù)。利用NVIDIA的C-編譯器，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序，就能利用這些功能。亦能成為流處理器，讓?xiě)?yīng)用程序利用進(jìn)行運(yùn)算。GeForce 8800 GTX顯示卡的運(yùn)算能力可達(dá)到520GFlops，如果建設(shè)SLI系統(tǒng)，就可以達(dá)到1TFlops.
有軟件廠商利用CUDA技術(shù)，研發(fā)了一個(gè)Adobe Premiere Pro的插件。通過(guò)插件，用戶就可以利用顯示核心去加速H.264/MPEG-4 AVC的編碼速度。速度是單純利用CPU作軟件加速的7倍左右。
NVIDIA從所有基于G80及之后架構(gòu)的民用與專業(yè)顯卡或運(yùn)算模塊皆支持CUDA技術(shù)。整體運(yùn)算能力比單純利用CPU的速度提高7倍甚至更高。Tesla GPU是針對(duì)工作站和服務(wù)器的加速器，與消費(fèi)級(jí)顯卡和專業(yè)圖形卡相比，具有完整的雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算性能，具備雙DMA引擎可滿足雙向PCIe通信，板載內(nèi)存達(dá)到12G（Tesla K40 GPU），具有專門的 Linux 補(bǔ)丁、InfiniBand 驅(qū)動(dòng)程序以及 CUDA 驅(qū)動(dòng)程序，針對(duì) Windows 操作系統(tǒng)的 CUDA 驅(qū)動(dòng)程序可實(shí)現(xiàn)更高性能，TCC 驅(qū)動(dòng)程序可減少 CUDA 內(nèi)核的系統(tǒng)總開(kāi)銷并支持遠(yuǎn)程桌面 （Windows Remote Desktop） 以及 Windows 服務(wù)。
3.以CUDA為代表的GPU并行計(jì)算技術(shù)，在多個(gè)領(lǐng)域已發(fā)揮重要作用
· 在科研界，CUDA應(yīng)用廣泛。例如，CUDA現(xiàn)已能夠?qū)MBER進(jìn)行加速。AMBER是一款分子動(dòng)力學(xué)模擬程序，全世界在學(xué)術(shù)界與制藥企業(yè)中有超過(guò)60，000名研究人員使用該程序來(lái)加速新藥的探索工作。
· 在金融市場(chǎng)，Numerix以及CompatibL針對(duì)一款全新的對(duì)手風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用程序發(fā)布了CUDA支持并取得了18倍速度提升。Numerix為近400家金融機(jī)構(gòu)所廣泛使用。
在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)上，幾乎每一款重要的消費(fèi)級(jí)視頻應(yīng)用程序都已經(jīng)使用CUDA加速或很快將會(huì)利用CUDA來(lái)加速，其中不乏Elemental Technologies公司、MotionDSP公司以及LoiLo公司的產(chǎn)品。
4.NVIDIA公司非常重視GPU并行計(jì)算在云服務(wù)器上的嫁接，美國(guó)已有數(shù)家云服務(wù)商提供GPU并行的云計(jì)算服務(wù)。
· 2009年10月20日，NVIDIA與Mental images聯(lián)合推出一款基于云計(jì)算的高端服務(wù)器——RealityServer.
· 2012年5月17日，NVIDIA推出利用GPU加速云計(jì)算技術(shù)。
· 2012年10月17日，NVIDIA推出了首款云計(jì)算虛擬GPU加速平臺(tái)——VGX K2.
· 2013年GTC大會(huì)上，NVIDIA帶來(lái)了在云計(jì)算領(lǐng)域最新的產(chǎn)品服務(wù)器平臺(tái)——NVIDIA GRID.
隨后幾年時(shí)間里，美國(guó)多家服務(wù)器廠商推出了各自的基于GPU并行計(jì)算的云服務(wù)平臺(tái)�，F(xiàn)在提供GPU云計(jì)算的服務(wù)提供商主要有Amazon，Nimbix，Peer 1 Hosting.
