[AI开发]深度学习如何选择GPU？

Posted 2021-12-06 xiaozhi_5638

机器推理在深度学习的影响下，准确性越来越高、速度越来越快。深度学习对人工智能行业发展的贡献巨大，这得益于现阶段硬件计算能力的提升、互联网海量训练数据的出现。本篇文章主要介绍深度学习过程中如何选择合适的GPU显卡，如果你是深度学习新手，希望这篇文章对你有帮助。

推理用到的硬件分两种，一种是专业AI硬件公司出的AI芯片，一种就是我们平时熟知的GPU显卡了，前者不太适合入门学习，而后者无论从入门难度还是性价比上讲，对于新手来说都是优先的选择。而GPU显卡主流厂商大概两家，一个Nvidia，一个AMD，前者出的卡我们一般称之为N卡，后者称之为A卡。目前不管是普通消费市场（比如玩游戏）还是做机器推理的，N卡都占主流，生态也更好一些，因此，如果没有特殊原因，建议新手优先选择N卡入手。我个人不太推荐使用非主流的产品、技术，因为他们大多数不太成熟，使用过程中困难重重，甚至最终官方夭折。本篇文章所有内容全部基于Nvidia显卡。

Nvidia显卡分类

Nvidia显卡主要分3大类：

1）Geforce系列

这个系列是销量最多、大众最为熟悉的显卡，一般用来打游戏。价格便宜，最新出来的旗舰卡RTX 2080Ti京东售价大概1w左右，根据不同的品牌，价格有所波动。低配置的便宜的一千就能买到。游戏发烧友花1w买这种显卡还是很常见的。这个系列显卡官方定位是消费级，就是让你用来打游戏的。但是它在深度学习上的表现也非常不错，很多人用来做推理、训练，单张卡的性能跟深度学习专业卡Tesla系列比起来其实差不太多，但是性价比却高很多。比如已经停产的GTX 1080显卡的参数基本和深度学习入门级显卡Tesla P4一样，用来做训练和推理的效果比Tesla P4还要好，可是GTX 1080一张卡才卖5000~6000左右，而Tesla P4要卖到1.4w。英伟达官方禁止使用GTX系列显卡用于深度学习等用途，一经使用，自动过保。那么，既然性能差不多，为什么价格差这么远呢？原因后面讲到。

2）Quadro系列

Quadro系列显卡一般用于特定行业，比如设计、建筑等，图像处理专业显卡，比如CAD、Maya等软件，一般人很少用到，价格相对来讲也稍微贵一些，这里不多说了。

3）Tesla系列

Tesla系列显卡定位并行计算，一般用于数据中心，具体点，比如用于深度学习，做训练、推理等。阿里云、Amazon云有非常多的GPU服务器，基本都采用Tesla系列显卡。这个系列显卡有个特别明显的特征，那就是贵。Tesla系列入门级显卡 Tesla P4，前面提到过，用来做深度学习的效果比GTX 1080还差，但是价格是后者的3倍多。像其他更高级别的Tesla V100、Tesla P100 价格高达8w、4w，这种价位的显卡虽然性能强劲，但是一般人是买不起的，只有企业数据中心才会部署这种显卡。那么前面提到过，既然对于搞深度学习而言，Tesla系列显卡相比GeForce而言性价比并不高，那为什么英伟达还会推出Tesla这个系列呢？ 主要原因有以下4个：

（1）我们前面讨论的性能对比全部都是基于单块显卡而言的，而Tesla系列显卡针对GPU集群做了优化，像那种4卡、8卡、甚至16卡服务器，Tesla多块显卡合起来的性能不会受很大影响，但是Geforce这种游戏卡性能损失严重。这也是Tesla主推并行计算的优势之一。

（2）数据中心的GPU显卡都是大批量部署的，有多台服务器，每台服务器有多块GPU显卡，而Tesla系列显卡功耗优化非常明显，Tesla P4单块卡的最大功耗只有75W，而与它参数配置差不多的GTX 1080的功耗高达175W。可以想象，Tesla系列显卡更适合大规模部署，长远来看，成本小得多。功耗低其中的一个原因是，Tesla系列显卡基本都是被动散热，不提供风扇，这个更适合数据中心机房工作环境：服务器设备统一散热，机房恒温条件。这本身跟它的定位一致。

（3）再一个，类似Geforce这种消费级的显卡更新换代太快，GTX 1080显卡生命周期不到2年就停产了，类似手机这种电子设备，你产品都还没做出来，拟采购的GPU可能就买不到货了。

（4）消费级显卡毕竟用于个人用途，性能方面不可能无限提升，用于并行计算的Tesla显卡高配版在性能（参数配置）上可能比消费级显卡高配版要高得多。

注意国内能买到的显卡一般由第三方代理商销售，比如七彩虹、华硕、丽台等等显卡厂商，这些厂商会在Nvidia的核心显卡芯片之上做一些改造，比如散热模式、外观或者其他修改，因此同一型号的同一款卡的价格可能会因不同厂家而不同。

GPU几个比较重要的参数

GPU有非常多的参数，在做深度学习挑选显卡的时候，主要看以下几个：

GPU架构：不同款的GPU可能采用不同设计架构，比如Geforce 10系列的 GTX 1080/1080Ti采用的是Pascal架构，而Geforce 20系列的 RTX 2080/2080Ti采用的是Turing架构。不同架构的GPU，即使其他参数差不多，性能差别可能非常大。

CUDA核心数量：这是一个非常重要的参数，一般你在搜索显卡参数时，这个参数一般写在前面。CUDA核心数量越大越好，前面提到的消费级显卡Geforce GTX 1080和Tesla入门级显卡 P4的CUDA核心数量一样，都是2560个。而Geforce RTX 2080Ti的CUDA核心数高达4352个。

显存位宽：代表GPU芯片每个时钟周期内能从GPU显存中读取的数据大小，这个值越大代表GPU芯片和显存之间数据交换的速度越快，性能越好。Geforce GTX 1080的显存位宽为256bit，Geforce RTX 2080Ti显存位宽为352bit。

GPU工作频率：这个很好理解，代表GPU每秒钟工作次数，单位为MHz，跟CPU的频率类似。该值越大代表性能越好。

显存带宽：代表GPU芯片每秒与显存交换的数据大小，这个值等于 显存位宽*工作频率，单位为GB/秒，该值越大，代表GPU性能越好。Geforce GTX 1080的显存带宽为320GB/秒，而它的升级版Geforce RTX 2080的带宽为448GB/秒。

显存容量：这个东西跟内存一样，不是越大越好，够用就行。Geforce GTX 1080的显存为8GB，而该系列的旗舰版Geforce GTX 1080Ti的显存为11GB。Tesla系列显卡由于特殊的应用场景，有些型号的卡显存高达16G/24G不等。

功耗：GPU能耗，像Geforce这种消费级的显卡一般功耗非常高，Geforce GTX 1080的最大功耗为175W，Tesla P4的最大功耗为75W。像那种数据中心大规模级别的GPU部署，低功耗的显卡一年电费能省很多。

注意上面提到的显卡名称后面加Ti和不加Ti完全是两款不同的卡，加Ti的性能比不加Ti的参数配置高很多。比如 Geforce GTX 1080Ti 比 Geforce GTX 1080性能更强劲。

如何选择合适你的显卡？

如果是个人学习使用，推荐购买Geforce系列的显卡，然后根据个人预算，如果在1W左右，可以选择最新出来的Geforce RTX 2080Ti，如果费用不够，可以购买Geforce RTX 2080/2070，价格在5000/3000左右。千万不要买入门级的Tesla P4，价格在1.4W左右。RTX 2080Ti经过实际测试，YoloV3目标检测模型能跑20路1080P高清实时流。