研究人員解鎖硬件隱藏的天賦 為科學(xué)和視頻游戲渲染3D圖形

高性能計(jì)算研究人員詢(xún)問(wèn)，稱(chēng)為3-D堆疊內(nèi)存的硬件是否可以做一些從未設(shè)計(jì)過(guò)的事情 - 幫助渲染3-D圖形。當(dāng)帥帥萊昂·宋啟動(dòng)“毀滅戰(zhàn)士3”和“半條命2”時(shí)，他以科學(xué)的名義這樣做。Song在太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究高性能計(jì)算，目標(biāo)是使計(jì)算機(jī)更小，更快，更節(jié)能。簡(jiǎn)單地說(shuō)，更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)可以解決更大的科學(xué)挑戰(zhàn)。像模擬復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)或監(jiān)測(cè)電網(wǎng)。

從超級(jí)計(jì)算機(jī)到視頻游戲的跳躍開(kāi)始時(shí)，Song問(wèn)到稱(chēng)為3D堆疊內(nèi)存的硬件是否可以做一些從未設(shè)計(jì)過(guò)的事情：幫助渲染3D圖形。3D渲染具有可視化，模型甚至虛擬現(xiàn)實(shí)的先進(jìn)科學(xué)。它也是視頻游戲的東西。

“我們正在推動(dòng)硬件可以做的界限，”宋說(shuō)。“盡管我們?cè)谝曨l游戲中測(cè)試了我們的想法，但這種改進(jìn)最終有利于科學(xué)。”

Song與休斯敦大學(xué)的研究人員合作開(kāi)發(fā)了一種新的3D堆疊內(nèi)存架構(gòu)，可將3D渲染速度提高65%。研究人員利用了硬件的“內(nèi)存處理”功能，其結(jié)果在2017年IEEE高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研討會(huì)(HPCA)上發(fā)布。

普通圖形卡使用圖形處理單元或GPU從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)創(chuàng)建圖像。3D堆疊內(nèi)存有一個(gè)額外的邏輯層，允許內(nèi)存也進(jìn)行一些處理 - 因此名稱(chēng)為“在內(nèi)存中處理”。這實(shí)質(zhì)上減少了必須從內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)紾PU核心的數(shù)據(jù)。就像開(kāi)放的高速公路一樣，交通量越少意味著速度越快

研究人員發(fā)現(xiàn)渲染的最后一步 - 稱(chēng)為各向異性過(guò)濾 - 創(chuàng)造了最多的流量。因此，通過(guò)將各向異性過(guò)濾移動(dòng)到管道的第一步，并在內(nèi)存中執(zhí)行該過(guò)程，研究人員發(fā)現(xiàn)了最大的性能提升。

Song測(cè)試了流行游戲的體系結(jié)構(gòu)，如Doom 3和Half-life 2.除了虛擬的外星人和惡魔之外，這項(xiàng)研究與Song的其他工作沒(méi)有什么不同。例如，Song正在探索高性能計(jì)算機(jī)如何為不斷變化的信息網(wǎng)絡(luò)建模，以及如何預(yù)測(cè)這些圖形的變化。對(duì)于像這樣的研究問(wèn)題，宋意味著突破計(jì)算機(jī)可以做的事情的界限。