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NVIDIA Tesla

曖昧さ回避 アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこくに本社ほんしゃを置おく電動でんどう輸送ゆそう機器ききまたはクリーンエネルギー関連かんれんの企業きぎょうについては「テスラ (会社かいしゃ)」を、その他たの用法ようほうについては「テスラ (曖昧あいまいさ回避かいひ)」をご覧らんください。

NVIDIA Tesla（エヌビディア テスラ）は、NVIDIAのデータセンター用ようのGPU製品せいひんシリーズ。GeForceやQuadroをベースとしており、NVIDIA初はつのGPGPU専用せんよう製品せいひんである。2017年ねんのVoltaマイクロアーキテクチャ以降いこうは Tesla という名称めいしょうが消きえ、単たんに頭あたまに NVIDIA が付つくだけになった。

Nvidia Tesla GPU

概要がいよう

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汎用はんようCPUに比くらべて浮動ふどう小数点しょうすうてん演算えんざん性能せいのうが高たかく、高性能こうせいのう計算けいさん市場いちばでの使用しようを意図いとした製品せいひんであり、TOP500のスーパーコンピュータでも多数たすう採用さいようされている。主おもな用途ようとは機械きかい学習がくしゅうのディープラーニング、シミュレーション、大だい規模きぼな計算けいさん（特とくに浮動ふどう小数点しょうすうてん演算えんざん）、高こう品質ひんしつの画像がぞう生成せいせいなどで、APIとしてCUDAやOpenCL、DirectComputeを使用しようする。

なお同社どうしゃ製せいグラフィックス製品せいひんであるGeForceやQuadroとは異ことなり、TeslaシリーズはC2050/C2070などの一部いちぶを除のぞいてディスプレイ出力しゅつりょくを持もたず、完全かんぜんに演算えんざん用途ようとに特とく化かしている。

競合きょうごうとなるのはAMDのAMD FireStream（AMD FirePro Sシリーズ）である。

Kepler世代せだい以降いこうのTeslaは353.06ドライバでOpenCL 1.2に対応たいおうしている[1]が、それ以前いぜんのG80からFermiまではOpenCL 1.1までの対応たいおうとなる。

仕様しようと構成こうせい

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表ひょう中ちゅうの性能せいのう欄らんは、単精度たんせいど／倍精度ばいせいど浮動ふどう小数点しょうすうてんの理論りろん演算えんざん性能せいのう（ピーク時じ）である。

Teslaマイクロアーキテクチャ

編集へんしゅう

2007年ねん6月がつ20日はつか発表はっぴょう[2]。G80ベースのx870シリーズは単精度たんせいど浮動ふどう小数点しょうすうてん演算えんざんのみの対応たいおうであり、倍精度ばいせいど浮動ふどう小数点しょうすうてん演算えんざんは実行じっこうできない[3]。

構成こうせい 機種きしゅ名めい GPU数すう グラフィックスクロック (MHz) CUDA メモリ 性能せいのう
単精度たんせいど
(TFLOPS) 		性能せいのう
倍精度ばいせいど
(TFLOPS) 		形状けいじょうなど
CUDAコア数すう CUDAコアクロック (MHz) 最大さいだい帯域たいいき幅はば (GB/s) バス規格きかく バス幅はば (bit) 総そう容量ようりょう (GiB) クロック (GHz)
GPUコンピューティングプロセッサ1 C870 1 600 128 1350 77 GDDR3 384 1.5 1.6 0.519 N/A フルハイトビデオカード
デスクサイト・スーパーコンピュータ1 D870 2 600 256 1350 154 GDDR3 384 3 1.6 1.037 N/A デスクサイドシステム/ラックマウント装置そうち
GPUコンピューティングサーバ1 S870 4 600 512 1350 307 GDDR3 384 6 1.6 2.074 N/A 1Uラック
C1060
コンピューティングプロセッサ2 [4] 		C1060 1 602 240 1296 102 GDDR3 512 4 0.800 0.933 0.078 フルハイトビデオカード
IEEE 754r 機能きのう
S1070 1U
GPUコンピューティングサーバ2 [5] [6] 		S1070 4 602 960
(240×4) 		1296/1440 408
(102×4) 		GDDR3 512 16
(4×4) 		? 3.73/4.14 0.311/0.345 1Uラック
IEEE 754r 機能きのう

注釈ちゅうしゃく

  • 1 NVIDIAが明あきらかにしていない仕様しようについては、GeForce 8800 GTXからの推測すいそく。
  • 2 NVIDIAが明あきらかにしていない仕様しようについては、GeForce GTX 280からの推測すいそく。

Fermiマイクロアーキテクチャ

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2009年ねん11月6日にち発表はっぴょう[7]。ハーフレートの倍精度ばいせいど演算えんざん性能せいのうを実現じつげんしている（倍精度ばいせいどの理論りろん演算えんざん性能せいのうは単精度たんせいどの場合ばあいの1/2になっている）。

機種きしゅ名めい GPU数すう グラフィックスクロック (MHz) CUDA メモリ 性能せいのう
単精度たんせいど
(TFLOPS) 		性能せいのう
倍精度ばいせいど
(TFLOPS) 		形状けいじょうなど
CUDAコア数すう CUDAコアクロック (MHz) 最大さいだい帯域たいいき幅はば (GB/s) バス規格きかく バス幅はば (bit) 総そう容量ようりょう (GiB) クロック (GHz)
C20503, 5 [8] 1 575 448 1150 144 GDDR5 384 3 1.5 1.03 0.515 フルハイトビデオカード
IEEE 754r 機能きのう
画面がめん出力しゅつりょく機能きのう付つき
C20703, 5 1 575 448 1150 144 GDDR5 384 6 1.5 1.03 0.515
C20753, 6 [9] 1 575 448 1150 144 GDDR5 384 6 1.5 1.03 0.515
M2050 1 575 448 1150 148 GDDR5 384 3 1.546 1.03 0.515 フルハイト/
パッシブ・ヒートシンク型がた
M2070 1 575 448 1150 150 GDDR5 384 6 1.566 1.03 0.515
M2090 1 650 512 1300 177 GDDR5 384 6 1.85 1.331 0.665
S2050 4 575 1792 1150 148 GDDR5 384 12 1.55 4.13 2.06 1Uラック

注釈ちゅうしゃく

Keplerマイクロアーキテクチャ

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最初さいしょの製品せいひんであるTesla K10は2012年ねん5月16日にちに発表はっぴょうされた[10]。GK104ベースのK10は単精度たんせいどの理論りろん演算えんざん性能せいのうは高たかいものの、倍精度ばいせいどの理論りろん演算えんざん性能せいのうが極端きょくたんに低ひくく（単精度たんせいどの場合ばあいの1/24[11]）、科学かがく技術ぎじゅつ計算けいさん向むけではなく信号しんごう処理しょり・画像がぞう処理しょり向むけのソリューションという位置付いちづけになっている[12]。なおGK110ベースとなるK20およびK40、そしてGK210ベースとなるK80における倍精度ばいせいどの理論りろん演算えんざん性能せいのうは単精度たんせいどの場合ばあいの1/3となっている[13] [14] [15]。2014年ねんに発表はっぴょうされたTesla K8もGK104ベース[16]だが、K8はTeslaシリーズ初はつの1スロット省しょうスペース製品せいひんとなる[17]。

Fermiマイクロアーキテクチャでは SM（ストリーミング・マルチプロセッサー）と呼よばれていた概念がいねんが、KeplerマイクロアーキテクチャではSMXという名称めいしょうになった。GK104/GK110の各かくSMXが搭載とうさいする代表だいひょう的てきなユニットは下記かきである[18] [19]。

  • 192 CUDAコア。16 CUDAコアを1グループとして、12グループ搭載とうさいする。
  • 64K個この32ビットレジスタ。合計ごうけい256KB。
  • L1キャッシュ 64KB。このうち 16KB/32KB/48KB を共有きょうゆうメモリとして使用しよう。共有きょうゆうメモリからは1サイクルで最大さいだい256B読よみ出だせる。
  • 読よみ取とり専用せんようキャッシュ 48KB。
  • 特殊とくしゅ関数かんすうユニット (SFU) 32個こ。三角さんかく関数かんすう、対数たいすう関数かんすうなどを計算けいさん。

Fermi同様どうよう、各かくスレッド（コア）はワープ (warp) 単位たんいで動作どうささせる（1ワープは32スレッド）。ワープ内ないのスレッドは同期どうきし、それぞれ同おなじ命令めいれいを実行じっこうする。16 CUDAコアを1グループとしているので、32スレッドに命令めいれいが行いき渡わたるには2サイクル以上いじょう必要ひつようとなる。その他た、Kepler世代せだいではワープ内ないで共有きょうゆうメモリを介かいすることなくデータ交換こうかんを可能かのうにするシャッフル命令めいれいが実装じっそうされている。なおCompute capability (CC) に関かんしては、GK104はCC 3.0、GK110はCC 3.5、そしてGK210はCC 3.7[20]となるが、CC 3.5以上いじょうではDynamic ParallelismやHyper-Qといった機能きのうを備そなえている[21]。

フルスペックGK104では512KB、またフルスペックGK110/GK210では 1536KB (1.5MB) の L2 キャッシュを全ぜん SMX で共有きょうゆうし、このキャッシュを経由けいゆして DRAM にアクセスする。なおインテルの第だい1世代せだいXeon Phiは30MB前後ぜんこうの L2 キャッシュを搭載とうさいしており、この点てんが設計せっけいの違ちがいの一ひとつとなる[独自どくじ研究けんきゅう?]。

機種きしゅ名めい GPU数すう CUDA メモリ 性能せいのう
単精度たんせいど
(TFLOPS) 		性能せいのう
倍精度ばいせいど
(TFLOPS) 		形状けいじょうなど
CUDAコア数すう SMX数すう CUDAコアクロック (MHz) 最大さいだい帯域たいいき幅はば (GB/s) バス規格きかく バス幅はば (bit) 総そう容量ようりょう (GiB) クロック (GHz)
K8 7 1 1536 8 693
811 (Boost) 		160 GDDR5 256 8 2.5 2.13
2.49 (Boost) 		0.09
0.10 (Boost) 		フルハイト/1スロット型がた
K10 8 2 3072
(1536x2) 		8x2 745 320
(160x2) 		GDDR5 256 8
(4x2) 		2.5 4.577
(2.288x2) 		0.191
(0.095x2) 		フルハイト/
パッシブ・ヒートシンク型がた
K20 1 2496 13 706 208 GDDR5 320 5 2.6 3.52 1.17
K20X 1 2688 14 732 250 GDDR5 384 6 2.6 3.95 1.31
K40 1 2880 15 745
875 (Boost) 		288 GDDR5 384 12 3 4.29
5 (Boost) 		1.43
K80 2 4992
(2496x2) 		13x2 562
875 (Boost) 		480
(240x2) 		GDDR5 384 24 2.5 5.6
8.74 (Boost) 		1.87

注釈ちゅうしゃく

  • 7 GK104ベース
  • 8 GK104 (GeForce GTX 690) ベース

Maxwellマイクロアーキテクチャ

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MaxwellではKeplerよりもさらに倍精度ばいせいどサポートが削けずられている（単精度たんせいどの場合ばあいの1/32）。M4/M40は主おもに機械きかい学習がくしゅう・ディープラーニング向むけのソリューションとして提供ていきょうされている[22] [23] [24] [25]。

機種きしゅ名めい GPU数すう CUDA メモリ 性能せいのう
単精度たんせいど
(TFLOPS) 		性能せいのう
倍精度ばいせいど
(TFLOPS) 		形状けいじょうなど
CUDAコア数すう SM数すう CUDAコアクロック (MHz) 最大さいだい帯域たいいき幅はば (GB/s) バス規格きかく バス幅はば (bit) 総そう容量ようりょう (GiB) クロック (GHz)
M6 [26] 1 1536 12 950

1051 (Boost)

147.3 GDDR5 256 8 2.5 3.6 (Boost) 0.11 (Boost) MXM
M60 [27] 2 4096
(2048x2) 		32

(16x2)

899

1178 (Boost)

320

(160x2)

GDDR5 256 16
(8x2) 		2.5 9.65

(4.825x2)

0.3

(0.15x2)

フルハイト
M4 [28] 1 1024 8 517

1074 (Boost)

88 GDDR5 128 4 2.75 2.2 (Boost) 0.07 (Boost) ロープロファイル/
パッシブ
M40 [29] 1 3072 24 948
1114 (Boost) 		288 GDDR5 384 12 3 5.8
6.8 (Boost) 		0.18
0.21 (Boost) 		フルハイト/
パッシブ・ヒートシンク型がた

Pascalマイクロアーキテクチャ

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最初さいしょの製品せいひんであるTesla P100は2016年ねん4月がつに発表はっぴょうされた[30]。16nmプロセスルールを採用さいよう。GP100ベースのP100では、Fermi世代せだいのようなハーフレートの倍精度ばいせいど対応たいおうのほか、ダブルレートの半はん精度せいど対応たいおうも実現じつげんされている（半はん精度せいどの理論りろん演算えんざん性能せいのうは単精度たんせいどの場合ばあいの2倍ばいになっている）。メモリに第だい2世代せだいのHigh Bandwidth Memory (HBM2) を採用さいようする。NVIDIA独自どくじのインターコネクト規格きかくであるNVLinkにも対応たいおうし、これまでプロセッサ間あいだの通信つうしんボトルネックとなっていたPCI Expressを大幅おおはばに超こえる伝送でんそう帯域たいいき幅はばを実現じつげんできる。

GP102ベースのP40およびGP104ベースのP4では、倍精度ばいせいどの理論りろん演算えんざん性能せいのうは単精度たんせいどの場合ばあいの1/32になっている[31]。また、SMあたりのCUDAコア数すうは128、共有きょうゆうメモリも96KBとなっており、Maxwellアーキテクチャに近ちかい[32]。

機種きしゅ名めい GPU数すう CUDA メモリ 性能せいのう
単精度たんせいど
(TFLOPS) 		性能せいのう
倍精度ばいせいど
(TFLOPS) 		形状けいじょうなど
CUDAコア数すう SM数すう CUDAコアクロック (MHz) 最大さいだい帯域たいいき幅はば (GB/s) バス規格きかく バス幅はば (bit) 総そう容量ようりょう (GiB) クロック (GHz)
P4 [33] 1 2560 20 810
1063 (Boost) 		192 GDDR5 256 8 3 4.15
5.44 (Boost) 		0.13
0.17 (Boost) 		ロープロファイル
P40 [34] 1 3840 30 1303
1531 (Boost) 		346 GDDR5 384 24 7.25 10.01
11.76 (Boost) 		0.31
0.36(Boost) 		フルハイト
P100 PCIe [35] 1 3584 56 1189
1328 (Boost) 		540 /

720

HBM2 4096 12 /

16

0.715 9.5 (Boost) 4.8 (Boost) フルハイト/

パッシブ

P100 SXM2 [36] 1 3583 56 1328
1480 (Boost) 		720 HBM2 4096 16 0.715 10.6 (Boost) 5.3 (Boost) NVLink/

パッシブ

Voltaマイクロアーキテクチャ[37]

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最初さいしょの製品せいひんであるTesla V100は2017年ねん5月がつに発表はっぴょうされた[38]。12nmプロセスルールを採用さいよう。行列ぎょうれつ演算えんざんを実行じっこうするための専用せんようプロセッサ「Tensor Core」を搭載とうさいする。

機種きしゅ名めい GPU数すう CUDA メモリ 性能せいのう
単精度たんせいど
(TFLOPS) 		性能せいのう
倍精度ばいせいど
(TFLOPS) 		形状けいじょうなど
CUDAコア数すう SM数すう CUDAコアクロック (MHz) 最大さいだい帯域たいいき幅はば (GB/s) バス規格きかく バス幅はば (bit) 総そう容量ようりょう (GiB) クロック (GHz)
V100 PCIe 1 5120 80 1245
1380 (Boost) 		900 HBM2 4096 16 0.876 14 (Boost) 7 (Boost) フルハイト/

パッシブ

V100 SXM2 1 5120 80 1312

1530 (Boost)

900 HBM2 4096 16 0.876 15 (Boost) 7.5 (Boost) NVLink/

パッシブ

Turingマイクロアーキテクチャ

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Tesla T4が2018年ねん9月がつに発売はつばいされた。

機種きしゅ名めい GPU数すう CUDA メモリ 性能せいのう
単精度たんせいど
(TFLOPS) 		性能せいのう
倍精度ばいせいど
(TFLOPS) 		形状けいじょうなど
CUDAコア数すう SM数すう CUDAコアクロック (MHz) 最大さいだい帯域たいいき幅はば (GB/s) バス規格きかく バス幅はば (bit) 総そう容量ようりょう (GiB) クロック (GHz)
T4 1 2560 40 585

1590 (Boost)

320 GDDR6 256 16 1.25 8.1 不明ふめい フルハイト

Ampereマイクロアーキテクチャ

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最初さいしょの製品せいひんであるTesla A100は2020年ねん5月がつに発売はつばいされた。

機種きしゅ名めい GPU数すう CUDA メモリ 性能せいのう
単精度たんせいど
(TFLOPS) 		性能せいのう
倍精度ばいせいど
(TFLOPS) 		形状けいじょうなど
CUDAコア数すう SM数すう CUDAコアクロック (MHz) 最大さいだい帯域たいいき幅はば (GB/s) バス規格きかく バス幅はば (bit) 総そう容量ようりょう (GiB) クロック (GHz)
A2 1 1280 不明ふめい 1440

1770 (Boost)

200 GDDR6 128 16 6.25 4.531 0.14 ハーフハイト
A10 1 9216 84 885

1695 (Boost)

600 GDDR6 384 24 不明ふめい 31.24 0.976 フルハイト
A16 4 5120

(1280x4)

20 885

1695 (Boost)

800

(200x4)

GDDR6 128x4 64

(16x4)

6.25 18.432

(4.608x4)

1.0848 フルハイト/

2スロット

A30 1 3584 128 930

1440 (Boost)

933 HBM2 3072 24 1.215 10.32 5.161 フルハイト/

2スロット

A40 1 10752 84 1305

1740 (Boost)

696 GDDR6 384 48 7.251 37.42 1.168 フルハイト/

2スロット

A100 PCIe 1 6912 108 765

1410 (Boost)

1555 HBM2 5120 40 / 80 不明ふめい 19.5 9.7 フルハイト/

2スロット

A100 SXM 1555

2039

不明ふめい SXM（英語えいご版ばん）

Hopperマイクロアーキテクチャ

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最初さいしょの製品せいひんであるTesla H100は2022年ねん3月がつに発売はつばいされた。

機種きしゅ名めい GPU数すう CUDA メモリ 性能せいのう
単精度たんせいど
(TFLOPS) 		性能せいのう
倍精度ばいせいど
(TFLOPS) 		形状けいじょうなど
CUDAコア数すう SM数すう CUDAコアクロック (MHz) 最大さいだい帯域たいいき幅はば (GB/s) バス規格きかく バス幅はば (bit) 総そう容量ようりょう (GiB) クロック (GHz)
H100 PCIe 1 14592 114 1065

1650 (Boost)

2000 HBM2e 5120 80 不明ふめい 48 24 フルハイト/

2スロット

H100 SXM 1 16896 132 3350 HBM3 不明ふめい 60 30 SXM（英語えいご版ばん）
H200 SXM 4800 HBM3e 141 不明ふめい 67 34 SXM

脚注きゃくちゅう

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  1. ^ Release 352 Quadro, NVS, Tesla, GRID, & Notebook Drivers - Version 353.06; RN-WQ35306-01_v01 | June 1, 2015; Windows 7, Windows 8, & Windows 8.1; Release Notes
  2. ^ NVIDIA、G80ベースのHPC向むけGPU「Tesla」
  3. ^ Tesla Technical Brief (PDF)
  4. ^ NVIDIA Tesla C1060コンピューティングプロセッサ―ワークステーション向むけメニーコアスーパーコンピューティング
  5. ^ NVIDIA Tesla S1070 1Uコンピューティングシステム― データーセンター向むけの測定そくてい可能かのうなメニーコアスーパーコンピューティング
  6. ^ NVIDIA Tesla S1070 - 株式会社かぶしきがいしゃ エルザ ジャパン
  7. ^ NVIDIA、Fermi採用さいようの並列へいれつプロセッサ「NVIDIA Tesla 20シリーズ」発表はっぴょう - ITmedia エンタープライズ
  8. ^ Tesla C2050 / C2070 GPUコンピューティングプロセッサ
  9. ^ NVIDIA Tesla C2075 | 株式会社かぶしきがいしゃ エルザ ジャパン
  10. ^ NVIDIA Tesla K10 GPU、石油せきゆ・ガスの探査たんさや防衛ぼうえい産業さんぎょう向むけ信号しんごう処理しょり・画像がぞう処理しょりを高速こうそく化か | NVIDIA
  11. ^ 4Gamer.net ― 「GeForce GTX TITAN」登場とうじょう。500円えん玉だまより大おおきなモンスターGPUの“性能せいのう以外いがい”を徹底てってい解説かいせつ
  12. ^ 4Gamer.net ― NVIDIA，Keplerベースの新しん世代せだいTeslaを発表はっぴょう。「GK110」コア採用さいようの「Tesla K20」が年内ねんないに登場とうじょう予定よてい
  13. ^ AnandTech | NVIDIA Launches Tesla K80, GK210 GPU
  14. ^ NVIDIA，新型しんがたGPUコア「GK210」搭載とうさいのHPC向むけデュアルGPUカード「Tesla K80」を発表はっぴょう - 4Gamer.net
  15. ^ NVIDIA® Tesla® GPU Accelerators Datasheet - nvidia-tesla-kepler-family-datasheet.pdf
  16. ^ Tesla-K8-Board-Spec-BD-07228-001-v03.pdf
  17. ^ NVIDIA Tesla K8 | 株式会社かぶしきがいしゃ エルザ ジャパン
  18. ^ 【後藤ごとう弘ひろし茂しげるのWeekly海外かいがいニュース】 NVIDIAが次世代じせだいGPUアーキテクチャ「Kepler」のベールを剥むいだ
  19. ^ ホワイトペーパー NVIDIAの次世代じせだい型がたCUDA コンピュート・アーキテクチャ Kepler GK110
  20. ^ Whitepaper; NVIDIA’s Next Generation CUDA™ Compute Architecture: Kepler™ GK110/210
  21. ^ Kepler Tuning Guide :: CUDA Toolkit Documentation
  22. ^ NVIDIA，Maxwellベースの数値すうち演算えんざんアクセラレータ「Tesla M40」「Tesla M4」を発表はっぴょう - 4Gamer.net
  23. ^ NVIDIA、Maxwellベースで7TFLOPSを実現じつげんする機械きかい学習がくしゅう向むけ「Tesla M40」 ～Low Profileの1スロットの「Tesla M4」も - PC Watch
  24. ^ NVIDIA Tesla M60 and Tesla M6 Accelerators To Power Grid 2.0 - M60 Featuring Dual-GM204 GPUs
  25. ^ NVIDIA Announces Tesla M40 & M4 Server Cards - Data Center Machine Learning
  26. ^ Tesla M6 Product Brief
  27. ^ Tesla M60 Product Brief
  28. ^ Data Sheet: Tesla M4
  29. ^ NVIDIA Tesla M40 | 株式会社かぶしきがいしゃ エルザ ジャパン
  30. ^ ［GTC 2016］西川にしかわ善よし司しの3DGE：Teslaとして登場とうじょうした新しん世代せだいGPU「Pascal」，その詳細しょうさいに迫せまる - 4Gamer.net
  31. ^ NVIDIA，ディープラーニング向むけ数値すうち演算えんざんアクセラレータ「Tesla P40」「Tesla P4」を発表はっぴょう - 4Gamer.net
  32. ^ PASCAL: 最新さいしんGPUアーキテクチャ
  33. ^ NVIDIA Tesla P4 GPU Datasheet
  34. ^ Data Sheet: Tesla P40
  35. ^ Data Sheet: Tesla P100
  36. ^ Data Sheet: Tesla P100
  37. ^ NVIDIA TESLA V100 GPU ACCELERATOR
  38. ^ ［GTC 2017］西川にしかわ善よし司しの3DGE：Volta世代せだいのGPU「GV100」は，これまでと大おおきく異ことなるプロセッサだ――いったい何なにが？ - 4Gamer.net

関連かんれん項目こうもく

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外部がいぶリンク

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