GPUコンピューティングとクラウド5...

1

March 23th 2010

NVIDIA Japan

Director Professional Solution Group

Charlie Sugimoto

GPUコンピューティングとクラウド

2

NVIDIA 会社概要本社所在地米国カリフォルニア州サンタクララ

1993年ジェンスンフアン（現CEO兼社長）が設立

FY2010の売上高は約33億ドル

世界最大級のファブレス半導体設計開発企業であり

3Dグラッフィックスのリーディング

エンジニアリングカンパニー

（NASDAQNVDA）

3

GPUのパフォーマンスの向上とGPGPU

2000

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

200

400

800

1000

1200

GFLOPS

0

NVIDIA (GPU)

Intel (CPU)

Multi-core CPU

600

GPU

4

GPUコンピューティング

CPU + GPU Co-Processing

4 cores

5

GPUでのプログラミングを飛躍的に高めたCUDA

GPGPU演算性能が飛躍的に高いGPUをグラフィックス用途以外に使う試みは2000年前後から研究されてきた

CUDAの登場以前はGPUでのプログラミングはグラフィックスAPIを使用した低級言語での記述が必要であり一般的なプログラマーが手軽に使いこなせるようなものではなかった

CUDA （Compute Unified Device Architecture）プログラマがC言語やFortranのような普及している言語でアルゴリズムを記述し GPU上で実行可能なGPGPUアーキテクチャおよびライブラリ

2007年にNVIDIAが発表フリーでのダウンロード

6

GPU Computing

MATLAB 等方性乱流シミュレーション

HDビデオストリーム H264変換

分子動力学シミュレーションイオン配置

立体的な白質の可視化

癌診断用の超音波医療画像処理

天体物理学N体シミュレーション

LIBORモデルの金融シミュレーション

遺伝子配列のマッチング

分子動力学線形代数演算用のMスクリプトAPI

7

時間を短縮

46 日

27 分

27 日

30 分

8 時間

13 分16 分

3 時間

CPU Only With GPU

計算化学3D CT

超音波携帯周波数

シミュレーション神経回路モデリング

8

CUDA ZONE

bull NVIDIAのサイト

bull 900以上のCUDA活用事例

bull フォーラムによるユーザのコミュニティ活動

9

TeslaTM

HPC

GeForcereg

エンターテイメント

CUDAをサポートするGPUを1億5千万個以上出荷

Quadroreg

CADDCC

NVIDIA 製品

10

GPUコンピューティング HPCマーケット

bull Satellite imaging

video surveillance

radar

bull Very high need for

compute capability

bull Customers globally

bull Life Sciences CFD

Weather modeling

bull Top500

bull Tokyo Tech NCSA

スーパーコンピュータセンター

大学研究所防衛関係

bull Pricing of complex

instruments Risk

Valuation

bull Faster pricing

decision

bull BNP Paribas lots of

banks

bull Major Medical deals

bull Seismic Processing

Reservoir simulation

bull Synergy w Quadro

bull Schlumberger Hess

Petrobras Chevron

TOTAL

bull Personal

Supercomputer

bull Accessible to

Millions

bull 1000s of customers

オイルガス金融

メディカル

11

東工大から始まったHPCシステムでのGPU活用東京工業大学がTSUBAME12でTesla S1070-500170台（ 680GPU )を導入

2008年11月 SC08においてLINPACK Top500 29位にランクされ注目

12

NVIDIA GPUs at Supercomputing rsquo09ldquoGPUとNVIDIA が最も注目度が高かった rdquo -- HPCWire

著名研究者がNVIDIAブースでプレゼン

NVIDIAのGPUを展示したブース数

長崎大浜田教授GPUでゴードンベル賞受賞

1

33

75

0

20

40

60

80

SC 2007 SC 2008 SC 2009

of Booths

13

導入顧客

GPU vs CPU

Improvements

Performance Watt 18x - 27x 12x - 17x

Performance Space 20x - 31x 15x - 20x

Performance Cost 15x - 20x 10x - 12x

Oil amp Gas ISVs

20社以上のオイルガス会社がCUDA採用

14

採用顧客

Finance ISVs

10社以上の金融機関でCUDAを採用

Several unannounced

3105 secs

041 secs

025 secs

0 5 10 15 20 25 30 35

Intel Xeon (26 GHz)

1 TeslaC1060

2 TeslaC1060s

Time (secs)

SciFinance社のアプリを使った

デリバティブのプライシング

124x

77x

UnRisk

15

Tesla Bio Work Bench

バイオケミカル amp バイオインフォマティクス

アプリケーション

コミュニティ

プラットフォーム

論文フォーラムベンチマーク情報ハードウェア構成

Tesla パーソナルスーパーコンピュータ Tesla GPU クラスター

SWダウンロード資料

MUMmerGPU

LAMMPS CUDA-BLASTP

TeraChem

CUDA-EC

CUDA-MEME

Hex

16

Tesla パーソナルスーパーコンピュータ

HRL Labs Carnegie Mellon University

Korean Government MIT Lincoln Lab

US Army UC San Diego

Northrop Grumman University of Wisconsin

Halliburton Energy Services Oxford University

North Star Imaging University of Michigan

Pacific Biosciences Johns Hopkins

KodakCanada Genome Sciences Centre

Tesla Personal

Supercomputer

5000以上の顧客へ導入

17

日本におけるHPC製品導入事例

大学東京工業大学東京大学京都大学大阪府立大学東北大学筑波大学名古屋大など100校以上への導入実績

研究所理化学研究所環境研究所高エネルギー加速器研究機構原子力研究所他多数の研究機関への導入実績

製造業電気機械光学精密機器重工通信製薬医療機器など多数企業への導入実績

金融証券銀行

サービスセキュリティ

18

Teaching CUDA

日本東京工業大学京都大学大阪大学長崎大学

19

CUDA書籍「はじめてのCUDAプログラミング」

CUDAとは

GPUとは

CUDAのプログラム構成

CUDAソースコードのコンパイル

スレッド並列計算

CUDAのメモリモデル

CUDAのC言語拡張

メモリへのアクセス

CUDAの少し高度な使い方

総和計算

粒子計算

「差分法」による「偏微分方程式」のGPU計算

CUDAのインストール

CUDAのバージョンとGPUについて

青木尊之東工大教授額田彰東工大研究員共著工学社￥2300＋消費税

20

ビデオプレイバック

ディジタルイラストレーションション

TV チューナー

3D モデリング

ビデオの高画質化

写真のタギング

オーディオ

ビデオ監視

メディアコンバージョン

GPUコンピューティングマーケットビデオ

ビデオエディティング

Baofeng

Media Converter

21

Adobe Mercury Playback Engine

Keying Color Correction

Picture-in-Picture Overlays

リアルタイムなビデオエディティング

22

VFXを担当するウェタデジタル社のレイトレーシングアプリケーション(PantRay)をCUDA化しTesla上で処理することにより処理速度は25倍にアップ

「これほど複雑な処理を従来の方法で行った場合と比較すればおそらくスピードは100倍近くまで上がっていたと思われます」

Sebastian Sylwan Head of RampD WetaDigital

httpwwwnvidiacomobjectwetadigital_avatarhtml

Image Avatar Twentieth Century Fox All Rights Reserved

アバターの製作にCUDAを利用

23

従来のシステムでは45分以上かかっていたレンダリングがNVIDIAのGPUにより20秒に短縮されたGPUシステムにより退屈な作業から開

放されクリエイティブな仕事に従事できるようになった

-Rob Bredow CTO of Sony Pictures Imageworks

ldquo

rdquo

CGSocietyhttpfeaturescgsocietyorgstoryphpstory_id=5277

Image A spaghetti twister in Columbia Pictures animated film CLOUDY WITH A CHANCE OF MEATBALLS copy2009

Columbia TriStar Marketing Group Inc All Rights Reserved

24

レンダリングSWのトップベンダー

CAD 自動車航空機重工業建築設計

DCC 映画産業ゲーム産業

科学技術各種シミュレーション

25

Mental RayをCUDA化

3D Webサービスプラットフォーム

iRay

Reality Server

複雑な３Dデータのリアルな可視化情報共有化

RealityServer reg 30with iray reg

サーバー

Teslatrade RSCAD

DCC

シミュレーション

ウェブデバイス

ブラウザ

26

RealityServer iRayによるデザインシミュレーション

30sec 5min 45min

27


Morning Afternoon Night

28

NVIDIA RealityServerターゲットマーケット

建築デザイン内装インテリアデザイン製品のデザイン

アパレルスタイリングエンジニアリングデザインメンテナンストレーニング

29

NVIDIAreg RealityServerreg

3Dクラウド


サーバー

Teslatrade RS

First of its kind GPU-based cloud computing solution streams photorealistic interactive 3D scenes to any web connected First of its kind GPU-based cloud computing solution streams photorealistic interactive 3D scenes to any web connected


ブラウザー

30


研究者開発者シミュレーション開発時間の短縮化

デザインナーリアルな可視化共有化

今後GPUコンピューティングはさまざまな業種アプリケーションでの利用が拡大

クラウドでのGPUコンピューティング利用の可能性が拡大

2

NVIDIA 会社概要本社所在地米国カリフォルニア州サンタクララ

1993年ジェンスンフアン（現CEO兼社長）が設立

FY2010の売上高は約33億ドル

世界最大級のファブレス半導体設計開発企業であり

3Dグラッフィックスのリーディング

エンジニアリングカンパニー

（NASDAQNVDA）

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2000

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

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GFLOPS

0

NVIDIA (GPU)

Intel (CPU)

Multi-core CPU

600

GPU

4



4 cores

5






6

GPU Computing










7

時間を短縮

46 日

27 分

27 日

30 分

8 時間

13 分16 分

3 時間

CPU Only With GPU

計算化学3D CT



8

CUDA ZONE




9

TeslaTM

HPC

GeForcereg



Quadroreg

CADDCC

NVIDIA 製品

10



video surveillance

radar


compute capability



Weather modeling

bull Top500





instruments Risk

Valuation

bull Faster pricing

decision


banks






Petrobras Chevron

TOTAL

bull Personal

Supercomputer

bull Accessible to

Millions



メディカル

11



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1

33

75

0

20

40

60

80

SC 2007 SC 2008 SC 2009

of Booths

13

導入顧客

GPU vs CPU

Improvements




Oil amp Gas ISVs


14

採用顧客

Finance ISVs


Several unannounced

3105 secs

041 secs

025 secs

0 5 10 15 20 25 30 35

Intel Xeon (26 GHz)

1 TeslaC1060

2 TeslaC1060s

Time (secs)



124x

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UnRisk

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コミュニティ





MUMmerGPU

LAMMPS CUDA-BLASTP

TeraChem

CUDA-EC

CUDA-MEME

Hex

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Tesla Personal

Supercomputer


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金融証券銀行


18

Teaching CUDA


19


CUDAとは

GPUとは








総和計算

粒子計算





20



TV チューナー

3D モデリング



オーディオ

ビデオ監視




Baofeng

Media Converter

21





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ldquo

rdquo




24





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iRay

Reality Server



サーバー

Teslatrade RSCAD

DCC



ブラウザ

26


30sec 5min 45min

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3Dクラウド


サーバー

Teslatrade RS



ブラウザー

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NVIDIA (GPU)

Intel (CPU)

Multi-core CPU

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GPU

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4 cores

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GPU Computing










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時間を短縮

46 日

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13 分16 分

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CPU Only With GPU

計算化学3D CT



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CUDA ZONE




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TeslaTM

HPC

GeForcereg



Quadroreg

CADDCC

NVIDIA 製品

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video surveillance

radar


compute capability



Weather modeling

bull Top500





instruments Risk

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bull Faster pricing

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SC 2007 SC 2008 SC 2009

of Booths

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導入顧客

GPU vs CPU

Improvements




Oil amp Gas ISVs


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採用顧客

Finance ISVs


Several unannounced

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Intel Xeon (26 GHz)

1 TeslaC1060

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Time (secs)



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UnRisk

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コミュニティ





MUMmerGPU

LAMMPS CUDA-BLASTP

TeraChem

CUDA-EC

CUDA-MEME

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Tesla Personal

Supercomputer


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金融証券銀行


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Teaching CUDA


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CUDAとは

GPUとは








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3D モデリング



オーディオ

ビデオ監視




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Media Converter

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Reality Server



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Teslatrade RSCAD

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ブラウザ

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3Dクラウド


サーバー

Teslatrade RS



ブラウザー

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GPU Computing










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時間を短縮

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CPU Only With GPU

計算化学3D CT



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CUDA ZONE




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TeslaTM

HPC

GeForcereg



Quadroreg

CADDCC

NVIDIA 製品

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video surveillance

radar


compute capability



Weather modeling

bull Top500





instruments Risk

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Petrobras Chevron

TOTAL

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Supercomputer

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Millions



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SC 2007 SC 2008 SC 2009

of Booths

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導入顧客

GPU vs CPU

Improvements




Oil amp Gas ISVs


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採用顧客

Finance ISVs


Several unannounced

3105 secs

041 secs

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0 5 10 15 20 25 30 35

Intel Xeon (26 GHz)

1 TeslaC1060

2 TeslaC1060s

Time (secs)



124x

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UnRisk

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コミュニティ





MUMmerGPU

LAMMPS CUDA-BLASTP

TeraChem

CUDA-EC

CUDA-MEME

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Tesla Personal

Supercomputer


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金融証券銀行


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Teaching CUDA


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CUDAとは

GPUとは








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ビデオ監視




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サーバー

Teslatrade RSCAD

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ブラウザ

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3Dクラウド


サーバー

Teslatrade RS



ブラウザー

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GPU Computing










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時間を短縮

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8 時間

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3 時間

CPU Only With GPU

計算化学3D CT



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CUDA ZONE




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TeslaTM

HPC

GeForcereg



Quadroreg

CADDCC

NVIDIA 製品

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video surveillance

radar


compute capability



Weather modeling

bull Top500





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bull Faster pricing

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bull Personal

Supercomputer

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Millions



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of Booths

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導入顧客

GPU vs CPU

Improvements




Oil amp Gas ISVs


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採用顧客

Finance ISVs


Several unannounced

3105 secs

041 secs

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0 5 10 15 20 25 30 35

Intel Xeon (26 GHz)

1 TeslaC1060

2 TeslaC1060s

Time (secs)



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UnRisk

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コミュニティ





MUMmerGPU

LAMMPS CUDA-BLASTP

TeraChem

CUDA-EC

CUDA-MEME

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Tesla Personal

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金融証券銀行


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Teaching CUDA


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CUDAとは

GPUとは








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3D モデリング



オーディオ

ビデオ監視




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Reality Server



サーバー

Teslatrade RSCAD

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3Dクラウド


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Teslatrade RS



ブラウザー

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GPU Computing










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時間を短縮

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8 時間

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3 時間

CPU Only With GPU

計算化学3D CT



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CUDA ZONE




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TeslaTM

HPC

GeForcereg



Quadroreg

CADDCC

NVIDIA 製品

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video surveillance

radar


compute capability



Weather modeling

bull Top500





instruments Risk

Valuation

bull Faster pricing

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Petrobras Chevron

TOTAL

bull Personal

Supercomputer

bull Accessible to

Millions



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SC 2007 SC 2008 SC 2009

of Booths

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導入顧客

GPU vs CPU

Improvements




Oil amp Gas ISVs


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採用顧客

Finance ISVs


Several unannounced

3105 secs

041 secs

025 secs

0 5 10 15 20 25 30 35

Intel Xeon (26 GHz)

1 TeslaC1060

2 TeslaC1060s

Time (secs)



124x

77x

UnRisk

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コミュニティ





MUMmerGPU

LAMMPS CUDA-BLASTP

TeraChem

CUDA-EC

CUDA-MEME

Hex

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Tesla Personal

Supercomputer


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金融証券銀行


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Teaching CUDA


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CUDAとは

GPUとは








総和計算

粒子計算





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TV チューナー

3D モデリング



オーディオ

ビデオ監視




Baofeng

Media Converter

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iRay

Reality Server



サーバー

Teslatrade RSCAD

DCC



ブラウザ

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30sec 5min 45min

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3Dクラウド


サーバー

Teslatrade RS



ブラウザー

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時間を短縮

46 日

27 分

27 日

30 分

8 時間

13 分16 分

3 時間

CPU Only With GPU

計算化学3D CT



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CUDA ZONE




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TeslaTM

HPC

GeForcereg



Quadroreg

CADDCC

NVIDIA 製品

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video surveillance

radar


compute capability



Weather modeling

bull Top500





instruments Risk

Valuation

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Petrobras Chevron

TOTAL

bull Personal

Supercomputer

bull Accessible to

Millions



メディカル

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SC 2007 SC 2008 SC 2009

of Booths

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導入顧客

GPU vs CPU

Improvements




Oil amp Gas ISVs


14

採用顧客

Finance ISVs


Several unannounced

3105 secs

041 secs

025 secs

0 5 10 15 20 25 30 35

Intel Xeon (26 GHz)

1 TeslaC1060

2 TeslaC1060s

Time (secs)



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UnRisk

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コミュニティ





MUMmerGPU

LAMMPS CUDA-BLASTP

TeraChem

CUDA-EC

CUDA-MEME

Hex

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Tesla Personal

Supercomputer


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金融証券銀行


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Teaching CUDA


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CUDAとは

GPUとは








総和計算

粒子計算





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TV チューナー

3D モデリング



オーディオ

ビデオ監視




Baofeng

Media Converter

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iRay

Reality Server



サーバー

Teslatrade RSCAD

DCC



ブラウザ

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30sec 5min 45min

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3Dクラウド


サーバー

Teslatrade RS



ブラウザー

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CUDA ZONE




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TeslaTM

HPC

GeForcereg



Quadroreg

CADDCC

NVIDIA 製品

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video surveillance

radar


compute capability



Weather modeling

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Supercomputer

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of Booths

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導入顧客

GPU vs CPU

Improvements




Oil amp Gas ISVs


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採用顧客

Finance ISVs


Several unannounced

3105 secs

041 secs

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Intel Xeon (26 GHz)

1 TeslaC1060

2 TeslaC1060s

Time (secs)



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UnRisk

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コミュニティ





MUMmerGPU

LAMMPS CUDA-BLASTP

TeraChem

CUDA-EC

CUDA-MEME

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Tesla Personal

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金融証券銀行


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Teaching CUDA


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CUDAとは

GPUとは








総和計算

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TV チューナー

3D モデリング



オーディオ

ビデオ監視




Baofeng

Media Converter

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Reality Server



サーバー

Teslatrade RSCAD

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30sec 5min 45min

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3Dクラウド


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Teslatrade RS



ブラウザー

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TeslaTM

HPC

GeForcereg



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CADDCC

NVIDIA 製品

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radar


compute capability



Weather modeling

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導入顧客

GPU vs CPU

Improvements




Oil amp Gas ISVs


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採用顧客

Finance ISVs


Several unannounced

3105 secs

041 secs

025 secs

0 5 10 15 20 25 30 35

Intel Xeon (26 GHz)

1 TeslaC1060

2 TeslaC1060s

Time (secs)



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UnRisk

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コミュニティ





MUMmerGPU

LAMMPS CUDA-BLASTP

TeraChem

CUDA-EC

CUDA-MEME

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Tesla Personal

Supercomputer


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金融証券銀行


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Teaching CUDA


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CUDAとは

GPUとは








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TV チューナー

3D モデリング



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Reality Server



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3Dクラウド


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Teslatrade RS



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SC 2007 SC 2008 SC 2009

of Booths

13

導入顧客

GPU vs CPU

Improvements




Oil amp Gas ISVs


14

採用顧客

Finance ISVs


Several unannounced

3105 secs

041 secs

025 secs

0 5 10 15 20 25 30 35

Intel Xeon (26 GHz)

1 TeslaC1060

2 TeslaC1060s

Time (secs)



124x

77x

UnRisk

15




コミュニティ





MUMmerGPU

LAMMPS CUDA-BLASTP

TeraChem

CUDA-EC

CUDA-MEME

Hex

16










Tesla Personal

Supercomputer


17





金融証券銀行


18

Teaching CUDA


19


CUDAとは

GPUとは








総和計算

粒子計算





20



TV チューナー

3D モデリング



オーディオ

ビデオ監視




Baofeng

Media Converter

21





22







23




ldquo

rdquo




24





25



iRay

Reality Server



サーバー

Teslatrade RSCAD

DCC



ブラウザ

26


30sec 5min 45min

27



28




29


3Dクラウド


サーバー

Teslatrade RS



ブラウザー

30






11



12





1

33

75

0

20

40

60

80

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CUDAとは

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オーディオ

ビデオ監視




Baofeng

Media Converter

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iRay

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GPUコンピューティングとクラウド5...

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