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GPU 选型指南

创作时间:
作者:
@小白创作中心

GPU 选型指南

引用
CSDN
1.
https://m.blog.csdn.net/weixin_43262264/article/details/144042395

随着深度学习和AI应用的快速发展,选择合适的GPU对于提高训练效率和降低成本至关重要。本文将为您详细介绍NVIDIA不同GPU架构的特点和适用场景,帮助您做出明智的选型决策。

根据GPU架构的不同,可分为以下几类:

NVIDIA Volta 架构

代表型号:V100

  • 配备第二代Tensor Core,是较早支持深度学习的GPU,仍适用于部分训练任务。
  • 性能特点:相比后续架构,V100的训练性能相对较低,尤其在处理大规模Transformer模型时不如Ampere和Hopper架构高效。
  • 适用场景:预算受限或对性能要求不高的场景,如中小型模型的训练与推理任务。

NVIDIA Ampere 架构

代表型号:A100

  • 配备第三代Tensor Core,支持TensorFloat32(TF32)格式,显著提升单精度训练性能。
  • 默认情况下,较新版本的PyTorch禁用了TF32,需要手动启用后使用。
  • 性能对比V100:Ampere GPU的训练速度和能效比均大幅领先于V100,尤其是在使用半精度(float16)时,性能提升尤为显著。
  • 建议:优先使用半精度(float16)模型训练,以最大化性能(参考Nvidia Blog)。

NVIDIA Hopper 架构

代表型号:H100

  • NVIDIA最新的数据中心级GPU架构,性能和特性显著增强。
  • 配备第四代Tensor Core和Transformer Engine,可大幅提升Transformer模型训练效率。
  • Hopper在训练速度和效率上比Ampere提升显著,尤其在大规模Transformer模型(如GPT-4级别)上,性能提升可达2~3倍。
  • 进一步优化的sparsity支持,使训练大模型时的计算效率更高。

NVIDIA Ada Lovelace 架构

代表型号:RTX 4090

  • 最新一代消费级GPU架构,在深度学习任务中表现优异。
  • 尤其在游戏场景和AI推理任务中,提供了显著性能提升,是兼顾研究和个人应用的优秀选择。
  • Ada Lovelace架构在推理任务中的表现接近Hopper,但训练性能不及Hopper的数据中心级优化。

GPU 型号简介

型号
FP32
TF32
FP16
说明
Tesla V100
16/32GB
15.7 TF
不支持
Volta架构的经典GPU,支持第二代Tensor Core,适合中小型任务训练与推理。需要CUDA 10.x。
RTX4090
24GB
82.58 TF
82.6 TF
330 T
A100
40/80G
19.5 TF
156 TF
312 TF
H100
80GB
67 TF
989 TF
1979 T

格式对比

格式
结构
范围
精度
适用场景
FP64(64-bit Floating Point)
1+11+52
±10^(-308) 到 ±10^(308)
极高精度(52位尾数)
科学计算、模拟仿真、高精度数值分析
FP32(32-bit Floating Point)
1+8+23
±10^(-38) 到 ±10^(38)
高精度(23位尾数)
科学计算、需要高稳定性的训练和推理
TF32(TensorFloat32)
1+8+10
与FP32相同
中精度(10位尾数)
深度学习矩阵运算,加速训练,适合单精度优化
BF16(Brain Floating Point 16-bit)
1+8+7
与FP32相同
低精度(7位尾数)
大规模模型训练和推理,特别是低精度预训练
FP16(16-bit Floating Point)
1+5+10
±10^(-5) 到 ±10^(5)
中低精度(10位尾数)
半精度训练与推理,适用于内存受限的场景

参考阅读:
TensorFloat-32 in the A100 GPU Accelerates AI Training, HPC up to 20x

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