Терафлоп гэж юу вэ? TFLOPS, гүйцэтгэл, бодит ертөнцийн хэрэглээний талаархи эцсийн гарын авлага

I. Оршил

-ийн ертөнцөд өндөр хүчин чадалтай тооцоолол, нэр томъёо терафлоп-эсвэл ТФЛОПС-Компьютерийн чухал хэмжүүр юм тооцоолох хүч. А терафлоп гүйцэтгэх чадварыг илэрхийлдэг секундэд нэг их наяд хөвөгч цэгийн үйлдэл, түүхий эдийг тоолох стандарт арга болгож байна боловсруулалтын гүйцэтгэл. Энэ хэмжүүрийг харьцуулахдаа өргөн ашигладаг CPU-ууд, GPU, тэр ч байтугай супер компьютерууд, инженерүүд, тоглогчид, судлаачдад тухайн цаг хугацаанд систем хэр их мэдээлэл боловсруулж болохыг ойлгох боломжийг олгодог.

Ойлголт ТФЛОПС Энэ нь машиныг зохицуулах чадварын талаарх ойлголтыг өгдөг учраас чухал юм тооцоолох эрчимтэй ажлын ачаалал гэх мэт:

• Шинжлэх ухааны симуляци (цаг агаарын загварчлал, молекул динамик)

• Тоглоом болон график дүрслэл (бодит цагийн туяа хянах, 4K тоглоом)

• Хиймэл оюун ухаан болон машин сургалтын сургалт

• Том өгөгдлийн аналитик болон үүлэн тооцооллын даалгавар

байхад цагийн хурд (GHz) ба үндсэн тоо ихэвчлэн сурталчилдаг, терафлопс илүү тодорхой дүр зургийг өгнө хөвөгч цэгийн гүйцэтгэл, энэ нь математикийн нарийн тооцоолол шаарддаг програмуудад маш чухал юм. Энэ нийтлэлд судалж байна терафлоп гэж юу вэ, TFLOPS хэрхэн хэмжигддэг, тэдний бодит ертөнцийн програмууд, мөн тэд юу гэсэн үг вэ орчин үеийн тооцоолох төхөөрөмжүүд- тоглоомын консолоос эхлээд өгөгдлийн төвийн GPU AI-г идэвхжүүлдэг.

II. Хөвөгч цэгийн үйл ажиллагааны үндэс (FLOPS)

Ойлголтын цөмд а терафлоп гэсэн ойлголт юм ФЛОПС-Секундэд хөвөгч цэгийн үйл ажиллагаа. FLOP нь тооцоолох системийн дан үйлдэл хийх чадварыг хэмждэг хөвөгч цэгийн тооцоо, аравтын бутархай бүхий бодит тоог нэмэх, хасах, үржүүлэх, хуваах гэх мэт. Учир нь ихэнх орчин үеийн програмууд—жишээ нь шинжлэх ухааны симуляци, AI сургалт, ба 3D дүрслэл- хөвөгч цэгийн арифметик дээр ихээхэн найдах, FLOPS нь алтан стандарт болсон хэмжих зориулалттай тооцоолох гүйцэтгэл.

FLOPS угтвар шатлал

Хөвөгч цэгийн арифметикийн үндэс

Хөвөгч цэгийн тоог ашиглан дүрслэгддэг IEEE-754 стандарт, бүрдэнэ:

• Тэмдгийн бит (эерэг эсвэл сөрөг)

• Экспонент (тооны хэмжээ)

• Мантисса/Фракц (нарийвчилсан мэдээлэл)

Өөр нарийвчлалын түвшин гүйцэтгэл, нарийвчлалд нөлөөлөх:

• FP64 (давхар нарийвчлалтай): онд ашигласан шинжлэх ухааны судалгаа үнэн зөв байх нь чухал

• FP32 (нэг нарийвчлалтай): Нийтлэг GPU тоглоом болон графикийн хувьд

• FP16 (хагас нарийвчлалтай): -д улам бүр ашиглагдаж байна AI ба машин сургалт хурд, үр ашгийг дээшлүүлэх

Яагаад FLOPS чухал вэ?

Дургүй цагийн хурд (GHz) эсвэл үндсэн тооТүүхий тоног төхөөрөмжийн үзүүлэлтүүдийг харуулсан , FLOPS нь математик дамжуулах чадварыг шууд тусгадаг. Энэ нь FLOPS-ийг үнэлэхэд зайлшгүй шаардлагатай болгодог HPC кластерууд, өгөгдлийн төвийн GPU, ба AI хурдасгуурууд, хаана зэрэгцээ боловсруулалт болон бодит цагийн гүйцэтгэл зайлшгүй шаардлагатай.

III. Терафлопс (TFLOPS) гэж юу вэ

А терафлоп-ихэвчлэн товчилдог ТФЛОПС- хэмжилт хийх стандарт арга юм тооцоолох гүйцэтгэл. Энэ нэр томъёог нэгтгэдэг "тэр" (утга их наяд) ба "флоп" (хөвөгч цэгийн ажиллагаа), процессор эсвэл системийн гүйцэтгэх чадварыг илэрхийлдэг секундэд нэг их наяд хөвөгч цэгийн үйлдэл. Өөрөөр хэлбэл, үнэлгээтэй машин 1 TFLOP секунд тутамд 1,000,000,000,000 тооцоолол хийх боломжтой.

Контекст ба практик утга

Бодит амьдрал дээр, ТФЛОПС нь а дамжуулалтын хэмжүүр, компьютер хэр хурдан "хурдан" байгааг илтгэх шууд үзүүлэлт биш. Гүйцэтгэх техник хангамжийг үнэлэхэд энэ нь ялангуяа чухал юм зэрэгцээ боловсруулалтгэх мэт:

• GPU тоглоом тоглох, 3D дүрслэх, туяа хянах зэрэгт зориулагдсан

• CPU-ууд -д ашигласан шинжлэх ухааны тооцоолол болон симуляцийн ажлын ачаалал

• AI хурдасгуурууд болон NPUs гүнзгий суралцах сургалт, дүгнэлт хийхэд зориулагдсан

• Супер компьютерууд in HPC орчин нарийн төвөгтэй загваруудыг зохицуулах

Техник хангамж дахь TFLOPS үнэлгээ

Орчин үеийн төхөөрөмжүүд ихэвчлэн сурталчилдаг TFLOPS гүйцэтгэл Тооцооллын хүчийг харуулах арга болгон:

• Тоглоомын консолууд – Xbox Series X: 12 TFLOPS, PlayStation 5: ~10 TFLOPS

• Дээд зэрэглэлийн GPU – NVIDIA RTX 4090: 82+ FP32 TFLOPS

• Супер компьютерууд – Хил (ORNL): 1.1-ээс давсан exaflops (1,100,000 TFLOPS)

TFLOPS болон бусад хэмжигдэхүүнүүд

байхад цагийн хурд (GHz) секундэд циклийг хэмждэг, TFLOPS нь хөвөгч цэгийн бодит дамжуулалтыг хэмждэг. Ижил GHz үнэлгээтэй хоёр процессор нь TFLOPS-ээс хамааран эрс ялгаатай байж болно үндсэн тоо, вектор нэгж, ба зааварчилгааны багц (SIMD, FMA).

Ойлголт терафлопс Инженерүүд, тоглоомчид, судлаачдад системийн шийдвэрлэх чадварыг хэмжихэд тусалдаг тооцоолох эрчимтэй ажлын ачаалал, -аас AI загварын сургалт руу бодит цагийн дүрслэл болон шинжлэх ухааны симуляци.

IV. Хэмжилт, жишиг, бодит байдал

байхад ТФЛОПС гэсэн онолын хэмжүүрийг өгдөг тооцоолох хүч, the бодит гүйцэтгэл бодит ажлын ачаалалд хүрэхэд ихээхэн ялгаатай байж болно. Ойлголт терафлопыг хэрхэн хэмждэг нийтлэгдсэн тоонуудыг зөв тайлбарлах гол түлхүүр юм.

Онолын эсрэг Тогтвортой TFLOPS

Үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн сурталчилгаа хийдэг оргил онолын TFLOPS, ашиглан тооцоолсон:

Томъёо:
TFLOPS = Цөмийн тоо × Цагийн хурд × Цикл тутамд FLOPs

Энэ нь цөм бүр бүрэн хурдтайгаар, тасалдалгүй ажилладаг тул төгс ашиглалтыг тооцно. Практикт, тогтвортой TFLOPS дараах шалтгааны улмаас ихэвчлэн бага байдаг:

• Санах ойн зурвасын өргөний хязгаарлалт – удаашралтай өгөгдөл дамжуулах нь дамжуулах чадварыг бууруулдаг

• Зааварчилгааны хүндрэлүүд – хамаарал нь 100% ашиглалтаас сэргийлдэг

• Дулаан тохируулагч – их ачаалалтай үед халах нь цагийн хурдыг бууруулж болзошгүй

• Програм хангамжийн үр ашиггүй байдал – муу оновчлол нь тооцоолох нөөцийг үрдэг

Харьцуулах хэрэгслүүд

Аж үйлдвэрийн стандарт жишиг үзүүлэлтүүд бодит ертөнцийг хэмжихэд тусална хөвөгч цэгийн гүйцэтгэл:

• LINPACK жишиг -д ашигласан ТОП 500 супер компьютерийн жагсаалт, FP64 (давхар нарийвчлалтай) гүйцэтгэлийг онцолж өгдөг

• SPEC CPU – олон ажлын ачаалалд CPU-ийн үр ашгийг үнэлдэг

• 3DMark / GFXBench - хэмжүүр GPU TFLOPS тоглоом тоглох, үзүүлэх гүйцэтгэл

Бодит ертөнцийн үр дагавар

Зөвхөн асаалттай төхөөрөмжүүдийг харьцуулах TFLOPS үнэлгээ төөрөгдүүлж болно. Илүү их TFLOPS-тэй GPU нь хангалтгүй байвал бага ажиллагаатай хэвээр байж болно санах ойн зурвасын өргөн эсвэл үр ашиггүй жолооч нар. Үүний нэгэн адил, CPU TFLOPS зааврын түвшний параллелизм эсвэл кэшийн хэмжээгээр хязгаарлагдаж болно.

Мэргэжлийн хүмүүст зориулав HPC, AI загварын сургалт, эсвэл шинжлэх ухааны судалгаа, харах нь чухал тогтвортой гүйцэтгэлийн хэмжүүрүүд, эрчим хүчний үр ашиг, ба ажлын ачаалалд хамаарах жишиг үзүүлэлтүүд системийн үнэн зөв зургийг авах жинхэнэ тооцоолох чадвар. Хэрэв та өндөр хүчин чадалтай тооцоолох хэрэгцээнд зориулж үйлдвэрлэлийн компьютер хайж байгаа бол дарна уу өлгүүрт суурилуулсан компьютер, суулгагдсан компьютер, гэх мэт.

V. Терафлопсын хэрэглээ

-ийн ач холбогдол ТФЛОПС онолоос давсан - түүний жинхэнэ үнэ цэнийг харж болно бодит ертөнцийн програмууд асар их тооцооллын хүчин чадал шаардлагатай үед. Илүү өндөр үзүүлэлттэй системүүд терафлопын үнэлгээ онцлох зэрэгцээ боловсруулалт тоглоом тоглохоос эхлээд салбар дахь инновацийг эрчимжүүлэх даалгавар шинжлэх ухааны судалгаа.

Тоглоом ба график

Тоглоомын салбарт, ТФЛОПС шууд нөлөөлдөг график гүйцэтгэл болон хүрээний хурд. GPU өндөр TFLOPS нь илүү ихийг боловсруулах боломжтой оройнууд, пиксел, ба шэйдерүүд, идэвхжүүлэх:

• Бодит цагийн туяа хянах амьд гэрэлтүүлгийн зориулалттай

• 4K болон 8K дүрслэл илүү өндөр фрэймийн хурдаар

• VR болон AR туршлага бага хоцролттой

Жишээлбэл, Xbox Series X (12 TFLOPS) болон PlayStation 5 (~10 TFLOPS) ашиглах замаар компьютерийн түвшинд ойрын график чанарыг хүргэх GPU тооцоолох хүч терафлопоор хэмждэг.

Хиймэл оюун ухаан ба машин сургалт

AI ажлын ачаалал-ялангуяа гүнзгий суралцах сургалт- их наядаар хэмжигдэх шаардлагатай матрицын үржвэрүүд болон вектор үйлдлүүд. Өндөр TFLOPS GPUNVIDIA гэх мэт A100 болон H100, хурдасгахын тулд хэдэн зуун TFLOPS (FP16/FP8) хүргэнэ:

• Мэдрэлийн сүлжээний сургалт

• Бодит цагийн дүгнэлт

• Зөвлөмжийн системүүд

• Үүсгэх AI загварууд

Өндөр гүйцэтгэлтэй тооцоолол (HPC)

онд HPC кластерууд болон супер компьютерууд, TFLOPS болон PFLOPS Үнэлгээ нь ажиллахад чухал ач холбогдолтой:

• Цаг агаар, цаг уурын симуляци

• Молекулын динамик ба эмийн нээлт

• Астрофизикийн загварчлал

• Санхүүгийн эрсдэлийн шинжилгээ

Өгөгдөл боловсруулах ба үүлэн ажлын ачаалал

Үүлэн үйлчилгээ үзүүлэгчид сурталчлах Нэг тохиолдол бүрт TFLOPS хэрэглэгчдэд тооцоолох цэгийг сонгоход чиглүүлэх том өгөгдлийн аналитик, видео кодчилол, эсвэл бодит цагийн IoT боловсруулах.

Товчхондоо, терафлоп нь инновацийг бий болгодог өндөр эзлэхүүнтэй, нарийн, зэрэгцээ тооцоолол шаардлагатай бол тэдгээрийг үнэлэх гол хэмжигдэхүүн болгодог. орчин үеийн CPU, GPU болон AI хурдасгуурууд.

VI. TFLOPS-ийн хэмжүүрийн давуу тал ба хязгаарлалтууд

байхад ТФЛОПС олон нийтэд хүлээн зөвшөөрөгдсөн үзүүлэлт болсон тооцоолох гүйцэтгэл, түүний аль алиныг нь ойлгох нь чухал юм давуу тал болон дутагдал.

TFLOPS-ийн давуу тал

ТФЛОПС хангадаг тодорхой, тоон хэмжүүр процессорын эсвэл GPU-ийн хөвөгч цэгийн гүйцэтгэл, энэ нь дараахь зүйлд хэрэгтэй болно:

• Техник хангамжийг харьцуулах – CPU, GPU болон суперкомпьютерийг нийтлэг хэмжүүрээр үнэлж болно (Энд дарж үзнэ үү. GPU бүхий үйлдвэрлэлийн компьютер, GPU бүхий бат бөх зөөврийн компьютер)

• Тооцооллын багтаамжийг тодорхойлох - чухал ач холбогдолтой HPC кластерууд, AI сургалт, ба шинжлэх ухааны ажлын ачаалал

• Гүйцэтгэлийн чиг хандлагыг тодорхойлох - үеийн сайжруулалтыг хянахад тусалдаг (жишээлбэл, гигафлоп → терафлопс → петафлопс)

• Маркетинг ба тодорхойлолтын тодорхой байдал – онолын тооцооллын боломжуудыг харуулдаг ганц тоо

Энэ хэмжүүр нь ихээхэн хамааралтай ажлын ачаалалд онцгой үр дүнтэй байдаг зэрэгцээ хөвөгч цэгийн тооцоогэх мэт 3D дүрслэл, мэдрэлийн сүлжээний сургалт, эсвэл цаг уурын загварчлал.

Хязгаарлалт ба буруу ойлголт

Гэсэн хэдий ч, TFLOPS бол бүрэн дүр зураг биш юм системийн гүйцэтгэлийн тухай. Хэд хэдэн хүчин зүйл нь өндөр TFLOPS-тэй төхөөрөмжийг бодит ажлуудад муугаар гүйцэтгэхэд хүргэдэг:

• Санах ойн зурвасын өргөн хязгаарлалт – Өгөгдлийн өлсгөлөн нь ашиглалтыг хязгаарладаг

• Програм хангамжийн үр ашиггүй байдал – муу оновчтой код нь бүрэн тооцоолох чадварыг ашиглаж чадахгүй

• Дулаан тохируулагч ба чадлын хязгаарлалт – бага тогтвортой цагийн хурд нь бодит гаралтыг бууруулдаг

• Янз бүрийн нарийвчлалын горимууд – FP16, FP32, FP64-ийн гүйцэтгэл нь архитектураас хамаарч өөр өөр байдаг

 
 
TFLOPS = (Цөмийн тоо × Цагийн хурд × Цикл тутамд FLOPs) ÷ 1 , 000 , 000 , 000 , 000