O que são núcleos CUDA nas placas da Nvidia?

O que é CUDA?

CUDA é uma plataforma de computação paralela, criada para que desenvolvedores possam usar de forma mais precisa e livre o alto potencial de processamento paralelo proporcionado por uma placa de vídeo. Até alguns anos atrás, a CUDA era um acrônimo, em inglês, para Arquitetura Unificada de Dispositivos, mas a Nvidia abandonou essa designação.

Tecnologia CUDA e os núcleos CUDA

É fácil aparecer uma confusão na hora de compreender a relevância desses termos em relação aos produtos da Nvidia. Em geral, quando se fala em CUDA, a referência é à tecnologia de software que permite a desenvolvedores criarem aplicações que acessem todo o poderio dos processadores gráficos das placas de vídeo.

Isso é importante por que sem essa base que fornece acesso direto ao hardware, o processo de criação de aplicações que rodem nas GPUs seria um pouco mais trabalhoso e propenso a ineficiências. Dessa forma, o desenvolvedor pode atingir a máxima performance de forma mais direta, tendo um controle muito mais preciso do hardware.

E, embora associe-se placas de vídeo com jogos imediatamente, a verdade é que a tecnologia CUDA beneficia uma série de outras áreas: softwares que modelam os efeitos de desastres naturais em grandes áreas, por exemplo, podem rodar de forma muito mais precisa e eficiente em supercomputadores com milhões de núcleos CUDA graças à essa tecnologia.

Esse é apenas um exemplo. As aplicações da tecnologia CUDA são inúmeras. Basicamente, qualquer situação que se beneficie de um grande poder de processamento paralelo (em que uma enorme quantidade de dados precisa ser calculada ao mesmo tempo), como em aplicações de inteligência artificial e de simulação, podem ser beneficiadas por esse tipo de estrutura.

E os núcleos CUDA da placa de vídeo?

Aí o termo se refere diretamente a uma característica do hardware. Nas placas de vídeo que usam processadores gráficos da Nvidia, existem os tais núcleos CUDA que, de uma forma simplificada, não são muito diferentes em conceito dos núcleos de um processador convencional. A diferença é que enquanto a CPU do seu notebook, normalmente, será dual ou quad-core, uma GPU da Nvidia pode ter milhares de cores (“cores”, aqui, usando a palavra em inglês que significa núcleos).

Na hora de pesquisar uma placa de vídeo a decisão de compra deve ser feita de acordo com o mesmo princípio aplicado para as CPUs. Assim como, via de regra, o processador que tem maior quantidade de núcleos terá sempre melhor desempenho do que aquele com menos, a GPU da Nvidia equipada com maior quantidade de núcleos CUDA será mais capacitada a dar conta de cargas pesadas de trabalho.

Mas, como você verá abaixo, a contagem bruta de núcleos de processamento CUDA no interior da GPU não pode ser o único fator a ser encarado na hora de comprar uma placa de vídeo poderosa.

Comparações

Atualmente, a Titan Xp é a placa de vídeo mais rápida do mundo — conta com 3.840 núcleos CUDA. Entre as placas de vídeo da geração Pascal da Nvidia, é o recorde e ajuda a explicar porque a Titan Xp tem o título, e preço, que tem.

Mas há um exemplo de um número maior de núcleos CUDA em outra edição da Titan. A Titan Z, lançada em 2014, conta com um total de 5.760 desses núcleos divididos entre dois processadores gráficos na mesma placa. Entretanto, mesmo com essa multidão de unidades de processamento, a super placa de 2014 acaba tendo desempenho inferior à Titan Xp, que é mais recente.

Isso acontece porque, de lá para cá, a Nvidia implementou novas arquiteturas que atingem maior eficiência de forma que, mesmo uma quantidade menor de núcleos, acaba atingindo velocidades maiores de processamento, tudo isso consumindo menos energia ou uma quantidade equivalente à gasta pelas linhas anteriores com mais núcleos para fazer o mesmo serviço.

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