图形处理单元 (GPU)

什么是 GPU?

GPU,即图形处理单元,是一种电子芯片,最初设计用于加速计算机和游戏平台上的图像和动画渲染。 随着时间的推移,它已经扩展成为一种高性能处理器,非常适合人工智能(AI)、机器学习和高性能计算 (HPC) 等领域的数据密集型操作。 与 CPU(具有更少但更复杂的核心来执行顺序任务)不同,GPU 包含数百甚至数千个更简单的计算引擎,专门用于同时处理许多数字运算。  

关键组件

  • 核心: 单个 GPU 可以整合数千个计算引擎来同时处理大量数值计算。 
  • 记忆: 专用的高带宽内存可实现快速数据传输,从而为非常大的 AI 模型提供高吞吐量。 
  • 冷却系统: 由于工作负载耗电量大,GPU 需要强大的冷却解决方案,通常使用风扇或液体方法来保持性能。  

GPU 的工作原理

当计算量大的程序运行时,其任务会被分解为更小的工作负载,由 GPU 的计算引擎并行处理。 这些工作负载涉及通过 PCI Express 等高速接口在片外内存和 GPU 自己的内存之间移动数据。 完成后,结果将转发到其他系统组件进行显示或额外处理。 这种架构对于图形渲染和数据分析中的实时应用至关重要。  

好处

  • 大规模并行: 拥有众多计算引擎使得 GPU 能够以惊人的速度处理可并行任务。 
  • 加速性能: 将计算卸载到 GPU 可减轻 CPU 负担,从而提高整体系统性能。 
  • 能源效率: 尽管 GPU 会消耗大量电量,但它们在执行 AI 任务时通常仍然更节能,从而为这些工作负载节省能源。 
  • 多功能性: 虽然 GPU 最初是为图形设计的,但现在它在更广泛的计算(GPGPU)领域表现出色,涵盖从神经网络训练到复杂模拟的所有内容。  

applications

  • 游戏和可视化: GPU 支持高级渲染,确保身临其境的体验和高帧率。 
  • 人工智能: 训练深度学习模型通常涉及重复的矩阵运算,非常适合 GPU 加速。 
  • 科学研究: 气候建模或基因组学等任务受益于基于 GPU 的并行性,大大减少了获得结果的时间。 
  • 财务和分析: GPU 能够快速处理大型数据集,支持实时风险评估或算法交易。 
  • 媒体和内容创作: 电影和动画工作室依靠 GPU 加速渲染来更高效地生成高质量的视觉效果。  

未来展望

GPU 制造商不断改进每一代产品,增加内核、提高能效、提供更快的内存。 随着数据驱动领域的扩展——从自动无人机等边缘计算解决方案到基于云的分析——GPU 可能仍将是实现实时结果和处理大量工作负载的核心。 GPU 能够加速机器学习、建模和模拟,成为企业和科学事业的基石。  

总之,GPU 提供了非凡的并行处理能力,可简化图形和数据密集型流程。 通过促进快速计算,它们在效率、可扩展性和高速处理至关重要的现代环境中是不可或缺的。  

F5 如何赋能 AI 工作负载

F5 利用NVIDIA 的BlueField DPU 为 GPU 驱动的 AI 工作负载提供尖端的网络和安全解决方案。 通过在 NVIDIA DPU 上部署 F5 BIG-IP Next for Kubernetes ,组织可以优化流量管理并提高要求苛刻的 AI应用的 GPU 利用率,包括数据提取、模型训练、推理和代理 AI 工作流。 该解决方案提供无缝多租户、零信任安全和高速连接,为共享 AI 基础架构中的各种工作负载提供安全和隔离的环境。 通过将交付和安全功能卸载到 DPU,F5 减少了 CPU 压力,确保了高效的资源利用率和可扩展的性能。 这种集成为组织提供了一个安全、高性能操作的单一控制点,使其成为人工智能工厂、超大规模企业和服务提供商的理想选择。 

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