GPU性能评测指标

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GPU性能评测指标

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计算性能

评估GPU纯计算性能，主要测试GPU的FP32/FP16和INT8。测试结果可对比官方SPEC发布的值。

GEMM

为了计算得到GPU实际的浮点计算能力，可以使用GEMM（矩阵乘）的函数来测试计算性能。GEMM根据不同的实现方法其效率存在较大的差异，可以使用CUBLAS（Nvdia提供的CUDA工具包中已包含）测试FP32、FP16极限性能（P100不支持INT8），计算与理论值差距。

采用CUDA SAMPLE：第7个样例：

/usr/local/cuda/samples/7_CUDALibraries/batchCUBLAS

根据机器中所配置的GPU数量执行测试方案，如在8张卡系统上分别测试1，2，4，8卡数量下的FP32/FP16/INT8，测试要求实际计算效率达到SPEC的80%。

除了GEMM还有GEMV（矩阵乘向量），不过矩阵向量乘最后也是转化成矩阵乘的，测试效果是一样的。只要通过GEMM可以得到GPU卡实际的浮点计算性能。

仿真计算

VASP

VASP全称Vienna Ab-initio Simulation Package，是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。目前材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。可以用来评测GPU在物质科学计算领域的能力。

HOOMD-Blue

HOOMD-Blue一个通用粒子仿真套件，规模可以从一个单独先到到GPU的上千个线程。可以定义一个初始条件和交互，告诉HOOMD-Blue如何执行即可进行粒子分析。

COSMO

COSMO是天气预报程序，天气预报向来都是高性能计算领域。

MILC

MILC是量子动力学仿真，主要应用场景是量子力学科研机构以及高校物理科室。

Amber

Amber全称（Assisted Model Building with Energy Refinement），包含生物分子仿真程序。

HACC

HACC模拟天体物理学，通过GPU计算天体运动过程。当前Nvidia的CUDA针对HACC计算进行了优化。

深度学习模型

对大多科学计算而言，其性能主要决定于GPU的浮点运算能力。但是对深度学习任务来说，主要是单精度浮点运算，这也是我们从Nvidia官方材料中看到的，当FP16能提升之后，深度学习的性能也是蹭蹭往上走的。后续深度学习可能会使用默认用更低的精度，如8 bit。

为了评测GPU的深度学习能力，我们使用Caffe这个框架。Caffe是纯粹的C++/CUDA架构，支持命令行、Python和MATLAB接口；可以在CPU和GPU直接无缝切换，具体如下。

Caffe框架

Caffe 是一个深度学习开源框架库，可以运行不同的网络模型，当然也可以用来测试评估网络训练和在线预测及反向迭代性能。覆盖了矩阵乘和卷积的这些基本操作。Caffe依赖 CuDNN,CuBLAS。

CuDNN是专门针对Deep Learning框架设计的一套GPU计算加速方案，目前支持的库包括Caffe，ConvNet, Torch7等。下载地址见下面GPU相关包处。

Caffe当前包含主流的AlexNet/GoogleNet/Vgg16/ResNet50网络模型。

Nvlink链路性能

Nvlink的链路性能需要关注GPU与GPU之间的带宽吞吐量和访问延时矩阵。通过用samples/1_Utilities里面的p2pBandwidthLatencyTest测试脚本来实现。如果是非nvlink的机器，同样跑这个程序，性能差距会比较明显。

内存带宽性能

主要关注GPU到系统内存，系统到GPU内存，以及GPU到本地内存的内存带卡。

这个评测可以使用CUDA套件提供的samples/1_Utilities/bandwidthTest来进行测试。

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