市場上用于深度學習訓練計算機大緻情況如下:
(1)伺服器/工作站(支援2、4、8塊GPU架構):普遍存在噪音大,無法放置于辦公環境,必須放到專門的機房,維護成本高,另外資料存儲帶寬、延遲、容量也不盡如意。
(2)分布式叢集架構:性能強大,但是開發成本太高(太貴),是大多數科研機關及個人無法承受。
(3)組裝電腦:這類特點是價格便宜,但是在散熱和功率方面依然是普通家用/遊戲電腦标準,穩定性巨差。
(4)大部分GPU計算機(伺服器/工作站):重點都放在GPU卡數量上,似乎隻要配上足夠GPU卡,就可以了。
然而,機器硬體配置還需要整體均衡,不同的學習架構更需要不同GPU卡去适配。

主流學習架構
主流架構加速效能
上圖是不同的DL架構加速效能(NVIDIA GP100為例),不同的架構并不是GPU越多效能就越高。
深度學習計算密集,是以需要一個快速多核CPU,對吧?!
聽說深度學習有很多顯示卡就可以了,一個高速CPU可能是種浪費?!
搭建一個深度學習系統時,最糟糕的事情之一就是把錢浪費在并非必需的硬體上。
一個高性能且經濟的深度學習系統所需的硬體到底要如何配置?!
一. 深度學習計算特點與硬體配置分析:
深度學習計算特點
1.資料存儲要求
在一些深度學習案例中,資料存儲會成為明顯的瓶頸。做深度學習首先需要一個好的存儲系統,将曆史資料儲存起來。
主要任務:曆史資料存儲,如:文字、圖像、聲音、視訊、資料庫等。
資料容量:提供足夠高的存儲能力。
讀寫帶寬:多硬碟并行讀寫架構提高資料讀寫帶寬。
接口:高帶寬,同時延遲低。
傳統解決方式:專門的存儲伺服器,借助萬兆端口通路。
缺點:帶寬不高,對深度學習的資料讀取過程時間長(延遲大,兩台機器之間資料交換),成本還巨高。
UltraLA解決方案:
将并行存儲直接通過PCIe接口,提供最大16個硬碟的并行讀取,資料量大并行讀取要求高,無論是總線還是硬碟并行帶寬,都得到加大提升,滿足海量資料密集I/O請求和計算需要。
2. CPU要求
如今深度學習CPU似乎不那麼重要了,因為我們都在用GPU,為了能夠明智地選擇CPU我們首先需要了解CPU,以及它是如何與深度學習相關聯的,CPU能為深度學習做什麼呢?當你在GPU上跑深度網絡時,CPU進行的計算很少,但是CPU仍然需要處理以下事情:
(1)資料從存儲系統調入到記憶體的解壓計算。
(2)GPU計算前的資料預處理。
(3)在代碼中寫入并讀取變量,執行指令如函數調用,建立小批量資料,啟動到GPU的資料傳輸。
(4)GPU多卡并行計算前,每個核負責一塊卡的所需要的資料并行切分處理和控制。
(5)增值幾個變量、評估幾個布爾表達式、在GPU或在程式設計裡面調用幾個函數——所有這些會取決于CPU核的頻率,此時唯有提升CPU頻率。
傳統解決方式:CPU規格很随意,核數和頻率沒有任何要求。
UltraLA解決方案:
CPU頻率盡量高
CPU三級緩存盡量大(有必要科普一下CPU緩存)
“這是個經常被忽視的問題,但是通常來說,它在整個性能問題中是非常重要的一部分。CPU緩存是容量非常小的直接位于CPU晶片上的存儲,實體位置非常接近CPU,能夠用來進行高速計算和操作。CPU通常有緩存分級,從小型高速緩存(L1,L2)到低速大型緩存(L3,L4)。作為一個程式員,你可以将它想成一個哈希表,每條資料都是一個鍵值對(key-value-pair),可以高速的基于特定鍵進行查找:如果找到,就可以在緩存得值中進行快速讀取和寫入操作;如果沒有找到(被稱為緩存未命中),CPU需要等待RAM趕上,之後再從記憶體進行讀值——一個非常緩慢的過程。重複的緩存未命中會導緻性能的大幅下降。有效的CPU緩存方案與架構對于CPU性能來說非常關鍵。深度學習代碼部分——如變量與函數調用會從緩存中直接受益。”
CPU核數:比GPU卡數量大(原則:1核對應1卡,核數要有至少2個備援)。
3. GPU要求
如果你正在建構或更新你的深度學習系統,你最關心的應該也是GPU。GPU正是深度學習應用的核心要素——計算性能提升上,收獲巨大。
主要任務:承擔深度學習的資料模組化計算、運作複雜算法。
傳統架構:提供1~8塊GPU。
UltraLA解決方案:
資料帶寬:PCIe8x 3.0以上。
資料容量:顯存大小很關鍵。
深度學習架構比對:CPU核-GPU卡 1對1。
GPU卡加速:多卡提升并行處理效率。
4.記憶體要求
至少要和你的GPU顯存存大小相同的記憶體。當然你也能用更小的記憶體工作,但是,你或許需要一步步轉移資料。總而言之,如果錢夠,而且需要做很多預處理,就不必在記憶體瓶頸上兜轉,浪費時間。
主要任務:存放預處理的資料,待GPU讀取處理,中間結果存放。
UltraLA解決方案:
資料帶寬最大化:單Xeon E5v4 4通道記憶體,雙XeonE5v4 8通道記憶體,記憶體帶寬最大化。
記憶體容量合理化:大于GPU總顯存。
說了那麼多,到底該如何配置深度學習工作站,下面是幹貨來襲~
二. 深度學習工作站介紹與配置推薦
1. UltraLABGX370i-科研型
UltraLAB GX370i-科研型
硬體架構:4核4.7GHz~5.0GHz+4塊GPU+64GB記憶體+4塊硬碟(最大)
機器特點:高成本效益,最快預處理和GPU超算架構
資料規模:小規模
2. UltraLABGX490i-高效型
硬體架構:配置10核4.5GHz+4塊GPU+128GB+4塊硬碟(最大)
機器特點:較GX360i,CPU核數和記憶體容量提升
資料規模:中小規模
UltraLAB GX490i基準配置
3. UltraLABGX490M-高性能型
硬體架構:配置6核4.5GHz/8核4.3GHz/10核4.3GHz+最大7塊GPU+256GB+20盤位并行存儲
機器特點:GPU數量支援到7塊,支援海量資料并行存儲
資料規模:中大規模
4. UltraLABGX620M-超級型
UltraLAB GX620M
硬體架構:雙Xeon可擴充處理器(最大56核,最高3.8GHz)+最大9塊GPU+20盤位并行存
機器特點:目前最強大的CPU+GPU異構計算
資料規模:模組化與仿真計算、高性能科學計算、機器/深度學習
UltraLAB GX620M基準配置
UltraLAB深度學習工作站特點:
(1)種類豐富: GX370i(1C4G), GX490i(1C4G) --科研型,GX490M(1C7G)、GX620M(2C9G)--超級型。
(2)性能特點:超高頻+多GPU+海量高速存儲+靜音級=最完美強大DL硬體平台。
(3)應用平台:完美支援TensorFlow,Caffe,Torch,DIGITS,Theano,MXNet等。