Nvidia详解CUDA攻略：麦当劳式推广之道

全球可编程图形处理技术领袖Nvidia(Nasdaq：NVDA)正在走向新征程。

3年前，随着AMD收购ATI案落定，全球计算机图形硬件行业的战争结果已经明晰：作为唯一的独立图形硬件厂商幸存者，Nvidia正式奠基为该领域的皇帝。

与此同时，此前Nvidia与ATI，以及英特尔与AMD这两对分别对抗的表面平行竞争状态也发生了巨变：英特尔由此必须面对更强大的追赶者，而Nvidia，则似乎失去了角力对象。

但上述波澜不惊只是外人印象，当市场上没有实力相当的竞争对手时，最大竞争者就是自己。实际上， 这个总部位于硅谷中心区域圣克克拉San Tomas Expressway2701号的公司正在悄悄酝酿和执行着一场涉及行业巨变的战略通用并行处理架构CUDA(Compute Unified Device Architecture)。

CUDA于2008年横空出世，是Nvidia 在收购物理加速公司Ageia后耗费重金打造的科学运算秘密武器，能使显卡用于图像计算以外的目的。它预示着，Nvidia赖以起家的GUP正往多领域和 更良性方向发展，但也同时意味，这个全球图形硬件巨头正进一步侵袭总部离其不远的传统CPU老大英特尔的领地。

5月22日下午，Nvidia接受了本报记者的独家专访。

今年下半年开始，我们的重点是大力推广CUDA在全球范围内的合作，据NvidiaTesla个人超级计算机部门总经理Andy Walsh透露， 截至现在，全球范围内已有超过150所大学将CUDA列入教学课程，近1亿台的计算机能运行采用CUDA技术为基础的应用，其中，也包括中国市场。

像麦当劳一样推广

现在，当记者随便在硅谷的朋友聚会餐桌上，能发现一些刚毕业于美国高校、供职于大型科技公司的工程师们曾有过CUDA经历。

这也正涉及了Nvidia关于CUDA推广的一个重要思路，即与全球顶级研究机构和大学合作，从下一代普及和培养。

相对其它技术和标准，CUDA有免费和学习门槛低的优点，而这个类似麦当劳的推广策略，也能保证当这些学生离开学校进入企业时，CUDA不再是个陌生词汇。此外据Walsh透露，Nvidia已在全球范围内设立CUDA自由交流论坛。

那么，CUDA功效如何？从技术层面说，传统CPU有一个核心，可以很快运行一个程序。但自人类进入多核时代后，更多内核并不意味可以把一个简单的程序运行得更快，因为一个程序仍只能运行在一个核上；另一方面，程序员要编写能够在多个核上运行的程序非常难。

CUDA能实现的是──在其架构下，程序员可以很容易编写程序运行在许多核心上。通过CUDA，这些程序可以在Nvidia的数百个GPU内核中运转，运行速度比英特尔最快的CPU还要快10倍至100倍。Walsh说。

最重要的， 该技术还适用于超级计算机，拥有最多960个并行处理核心的Nvidia Tesla是Nvidia的个人超级计算机品牌，可以让用户在桌面上体验群集级计算性能──最高比标准PC及工作站快250倍。

Nvidia GPU计算业务部门总经理Andy Keane告诉记者，Nvidia所以推出CUDA并在评估风险后愿将其大规模推广，首先是基于技术的发展。

GPU功能已越来越强大，计算上甚至已经超过通用CPU，如此强大的芯片如果只是作为显卡过于浪费；而对企业运作状态良好、在市场份额上占有绝对优 势的Nvidia来说，目前非常重要的是──为GPU寻找到一个面向未来的更广泛的用途和空间，否则即便是其单GPU霸主GTX280也只能靠降价来增加 市场份额。

这也正是Nvidia推出并大力推广CUDA的真正目的。

Walsh透露，今年是CUDA至关重要的一年，因为随全球推广的加速，软件开发方面正有越来越多客户针对CUDA平台发展各种应用，这也意味 着，CUDA的引入，的确正将Nvidia带入新商业空间越来越多Nvidia的GPU正在人类生命科学、石油、医疗、卫星等多个高性能计算领域发挥作 用。

GPU缔造者的下一步

目前，Nvidia员工约为5400人左右，CUDA虽未设立单独的部门，但涉及该业务的员工已超过公司总人数的1/5。

Nvidia是全球最早提出GPU概念的公司。

GPU由Nvidia在1999年推出， 是相对于CPU的一个概念。由于现代计算机中(尤其是家用系统、游戏发烧友)图形处理器变得越来越重要，计算机行业开始需要一个专门的图形核心处理器。

1995年，在一些风投表示再作一个VGA Adaptor公司意义不大的情况下， Nvidia坚持推出了第一款显卡产品NV1。

这款产品在3D图形娱乐行业开始之初即表现了不拘传统的风格，并相当有野心想成为全方位PC平台娱乐霸主，不过，由于性能上不具备比竞争对手太多的 优势，且还欲自立标准摒弃业内通用的三角形描绘3D建模而转用四边形，与OpenGL及D3D均不兼容，NV1销量不是很好，Nvidia也为此处境艰 难，一度运营资金仅能维持30天运转。

1996年时，因NV1同时集成声卡功能，日本世嘉给了Nvidia一个订单，希望后者能为其设计一个类似芯片，虽然后来世嘉意识到该计划不可行中途取消了订单，但钱还是照付了。

然而此时，全球PC图形硬件市场也已是战国时代，以研发芯片为主的厂商包括有ATI、3dfx、3Dlabs、Rendition、S3、 Cirrus Logic、Trident等，新贵3dfx甚至已抓住机遇成为PC 3D娱乐的新领袖，于1995年发布第一个产品Voodoo，并赢得广泛欢迎 。

硅谷的商业环境相对单纯，科技公司的胜负与否很大程度取决于技术实力。1997年底，AGP作为PC平台显卡接口出现在主板上，专为应付对宽带需求越来越高的3D加速卡， 这项技术变革成为了危机中Nvidia实现快速上升的一个通道。

1998年，Nvidia推出芯片代号为NV3的AGP 3D加速卡。

之后，Nvidia的Riva TNT、Riva TNT2及后续的各个高频版本成功拿下系列3D性能王冠，在多个领域打垮Voodoo3及ATI的Rage 128；当NV10于1999年8月推出时，Nvidia推出了GPU概念。

构建游戏画面渲染的模型是三角形。一般而言，渲染分两步走，第一步是决定三角形的顶点位置和颜色，这部分工作，以前都在CPU上进行；第二步，才是在显示芯片上决定三角形内部的所有点和颜色。

而Nvidia的第一个GPUNV10(即GeForce256)已能把三角形顶点的渲染从CPU中解放，改由显示芯片做。

也正是从此时起，Nvidia在技术上开始酝酿多年后对传统CPU老大英特尔的威胁。

CUDA影响产业格局

每个公司的前世，都可能影响今生的一些重要战略。

如Nvidia第一个产品NV1欲自立标准的过于激进，影响了其上世纪90年代底改为支持微软标准的重要决策。其时，大部分GPU厂商都在使用OpenGL或自己的标准，而软件垄断者微软刚刚开始针对2D和3D推出标准──DirectX。

Nvidia最终选择支持微软，并在此后被证明是一个正确决策，但客观地说，这也为Nvidia作为技术先锋形象在本世纪初的严重受挫埋下了伏笔。

2000年，微软第一代XBOX开始采用Nvidia芯片 。很多人知道Nvidia的NV30是个有名的失败产品，但很少人知悉背后的更多内幕──据记者在硅谷的了解，除当时Nvidia几乎一半GPU工程师被 派去做XBOX芯片外，另一原因即是微软与Nvidia关于XBOX芯片的价格争议。

当微软与Nvidia签下几年的协议时，并未考虑到硬件成本正飞速下降，所以协议为一次性价格。之后，微软希望修改协议，但遭到Nvidia拒绝。双方最终对簿公堂，关系也由此破坏。

因此，当微软发布DirectX9.0时，Nvidia未能像其它竞争对手一样参与其标准的规范制定，NV30的一些设计特性也由此未能在DX9上 得到很好发挥。但经历种种磨难和考验后，已更为成熟、老道的Nvidia现在终于开始强势地在一个新领域推出自己标准CUDA是人类GPU并行计算和高性 能计算领域的第一个开发环境标准。

截至现在，CUDA已推出2.0版本，除已支持C和Fortran编程语言外，还将支持微软在Windows 7中将集成的DirectX Compute，及下一代苹果Mac OS操作系统(代号Leopard)内部集成的OpenCL；而AMD+ATI则还只是计划在未来的GPU内部加入对OpenCL和DirectX Compute的支持，目前，尚无任何具体的竞争产品。

不过，不容忽视的一个问题是， 在IT发展史上，独家推出的规范能延续的其实并不多见，而CUDA仍只是一个仅基于Nvidia自身GPU的技术架构，其它厂商如果要用，必须经过授权。

此外，CUDA还可以用到CPU上。也就是说，能让在CUDA下为GPU加速编译的程序在CPU上运行。

业界认为，CUDA是Nvidia开始向英特尔叫板的标志，但没人能准确预知此后CPU和GPU行业会如何调整变化，目前已可以显性看到的是，在 Nvidia和ATI的步步紧逼下，英特尔也将在明年上半年推出GPU产品Larrabe，拟全面支持DirectX、OpenGL等现有API。