计算机工程

作者：庞文豪, 王嘉伦, 翁楚良

单位：1. 华东师范大学数据科学与工程学院, 上海 2000622. 之江实验室交叉创新研究院, 浙江 杭州 310000

关键词：通用图形处理器,统一内存,显存超额订阅,数据管理,异构系统

基金：国家自然科学基金(62272171); 浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划(2022C04006)

在大数据背景下, 随着科学计算、人工智能等领域的快速发展, 各领域对硬件的算力要求越来越高。图形处理器(GPU)特殊的硬件架构, 使其适合进行高并行度的计算, 并且近年来GPU与人工智能、科学计算等领域互相发展促进, 使GPU功能细化, 逐渐发展出了成熟的通用图形处理器(GPGPU), 目前GPGPU已成为中央处理器(CPU)最重要的协处理器之一。然而, GPU硬件配置在出厂后不容易更改且显存容量有限, 在处理大数据集时显存容量不足的缺点对计算性能造成较大的影响。统一计算设备架构(CUDA)6.0推出了统一内存, 使GPGPU和CPU可以共享虚拟内存空间, 以此来简化异构编程和扩展GPGPU可访问的内存空间。统一内存为GPGPU处理大数据集提供了一项可行的解决方案, 在一定程度上缓解了GPU显存容量较小的问题, 但是统一内存的使用也带来了一些性能问题, 如何在统一内存中做好内存管理成为性能提升的关键。本研究对CUDA统一内存的发展和应用进行综述, 包括CUDA统一内存的特性、发展、优势和局限性以及在人工智能、大数据处理系统等领域的应用和未来的发展前景, 为未来使用和优化CUDA统一内存的研究工作提供有价值的参考。

来源：2024年第12期

《计算机工程》期刊编辑部

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