CUDA () je platforma za paralelnu obradu koju je kreirala Nvidia, i implementirana je na grafičkim procesorima koje oni proizvode. CUDA daje programerima direktan pristup virtuelnom skupu instrukcija i memoriji za paralelnu obradu u GPU.
Pomoću CUDA platforme, GPU se može koristiti i za generalno programiranje, a ne samo za grafiku. Ovaj pristup je poznat kao GPGPU (eng. General-purpose computing on graphics processing units). Za razliku od CPU, GPU poseduje paralelnost kroz arhitekturu koja naglašava izvršavanje više konkurentnih niti sporije, umesto izvršavanja jedne niti veoma brzo.
CUDA platforma je dostupna programerima kroz CUDA biblioteke, kompajlerske direktive, i ekstenzije programskih jezika C, C++ i Fortran. C/C++ programeri koriste 'CUDA C/C++', kompajler sa "nvcc", LLVM C/C++ kompajlerom.CUDA LLVM Compiler
Osim biblioteka, direktiva, CUDA C/C++ i CUDA Fortran, CUDA platforma podržava i druge interfejse kao što su OpenCL, Microsoft DirectCompute (interfejs koji je deo DirectX SDK) i C++ AMP.
U industriji računarskih igara, GPU se osim za grafičko renderovanje koristi i za matematička izračunavanja u fizici za efekte poput vatre, dima, i dinamike fluida. CUDA se za ovu svrhu koristi u NVIDIA PhysX i Bullet fizičkim mašinama. Osim u video igrama, CUDA se također koristi i za ubrzavanje izračunavanja u biologiji, kriptografiji i drugim naučnim poljima sa intenzivnom primenom matematičkih izračunavanja.Pyrit – Google Code http://code.google.com/p/pyrit/Use your Nvidia GPU for scientific computing , BOINC official site (December 18, 2008)
CUDA obezbeđuje API niskog nivoa, kao i API visokog nivoa. Prva verzija CUDA SDK je predstavljena 15. Februara 2007. za Microsoft Windows i Linux. Mac OS X podrška je dodana kasnije u verziji 2.0. CUDA radi na svim Nvidia GPU počevši od G8x serije, Nvidia GeForce, Nvidia Quadro i Nvidia Tesla brendovima.
мини|300px|десно|Primer obrade u CUDA:1. Kopiranje podataka iz glavne memorije u GPU memoriju2. CPU šalje instrukcije za obradu do GPU3. GPU obrađuje podatke paralelno u svakom jezgru4. Kopiranje rezultata iz GPU memorije nazad u glavnu memoriju
Pozadina
GPU, kao specijalni procesor, obavlja veoma intenzivne zadatke vezane za 3D grafiku visoke rezolucije u realnom vremenu.
GPU je evoluirao u paralelni višeprocesorski sistem koji omogućava veoma efikasnu obradu velikih blokova podataka. GPU je efikasniji nego opštenamenski CPU za algoritme gde se veliki blokovi podataka obrađuju paralelno, poput: push-relabel algoritam maksimalnog protoka grafa; brzo sortiranje velikih listi; simulacije molekularne dinamike;
Prednosti CUDA ima nekoliko prednosti nad obradom pomoću grafičkih API-ja:
Razbacano čitanje - kod može biti pročitan sa proizvoljne adrese u memoriji; Deljena memorija – CUDA izlaže brze regione deljene memorije (do 48KB po multi-procesoru) koji mogu biti deljeni između niti. Ovo se može koristiti kao korisnički keš, pružajući veći propust podataka nego što je to moguće pomoću metode traženja tekstura (eng. texture lookups method); Brži tok podataka iz/u GPU; Puna podrška za celobrojne i bitovne operacije, uključujući celobrojno pretraživanje tekstura;
Ograničenja CUDA ne podržava puni C standard, tako da se validan C kod, ali pogrešan C++ kod neće kompajlirati;NVCC forces c++ compilation of .cu filesC++ keywords on CUDA C code Renderovanje tekstura nije podržano; Kopiranje podataka između hosta i memorije uređaja može rezultovati opadanjem performansi zbog propusta i kašnjenja sistemske magistrale; Niti bi se trebale izvršavati u grupama od po barem 32 niti za najbolje performanse. Grananja u programu nemaju uticaja na performanse, pod pretpostavkom da svaka od 32 niti ima isti izvršni tok; CUDA je dostupna samo na GPU koje proizvodi Nvidia; Validan C++ kod ponekad može biti označen što sprečava njegovo kompajliranje zbog tehnika optimizacije koje kompajler koristi; CUDA koristi podskup C jezika, bez rekurzije i pokazivača na funkcije sa dodatnim manjim proširenjima. Međutim, pojedinačan proces se mora izvršavati na više razdvojenih memorijskih prostora za razliku od ostalih C izvršnih okruženja; Realni brojevi dvostruke preciznosti (CUDA compute capability 1.3+) odstupaju od IEEE 754 standarda: "zaokruži na najbliži paran" je jedini podržan mod zaokruživanja za recipročne vrednosti, deljenje, i kvadratni koren;CUDA and double precision floating point numbers
Podržani GPU CUDA compute capability tabela za GPU i grafičku kartu. Također direktno dostupno na: Nvidia:
CUDA compute capability (verzija) GPU Grafičke kartice 1.0G80, G92, G92b, G94, G94bGeForce GT 420*, GeForce 8800 Ultra, GeForce 8800 GTX, GeForce GT 340*, GeForce GT 330*, GeForce GT 320*, GeForce 315*, GeForce 310*, GeForce 9800 GT, GeForce 9600 GT, GeForce 9400GT, Quadro FX 5600, Quadro FX 4600, Quadro Plex 2100 S4, Tesla C870, Tesla D870, Tesla S870 1.1G86, G84, G98, G96, G96b, G94, G94b, G92, G92bGeForce G110M, GeForce 9300M GS, GeForce 9200M GS, GeForce 9100M G, GeForce 8400M GT, GeForce G105M, Quadro FX 4700 X2, Quadro FX 3700, Quadro FX 1800, Quadro FX 1700, Quadro FX 580, Quadro FX 570, Quadro FX 470, Quadro FX 380, Quadro FX 370, Quadro FX 370 Low Profile, Quadro NVS 450, Quadro NVS 420, Quadro NVS 290, Quadro NVS 295, Quadro Plex 2100 D4, Quadro FX 3800M, Quadro FX 3700M, Quadro FX 3600M, Quadro FX 2800M, Quadro FX 2700M, Quadro FX 1700M, Quadro FX 1600M, Quadro FX 770M, Quadro FX 570M, Quadro FX 370M, Quadro FX 360M, Quadro NVS 320M, Quadro NVS 160M, Quadro NVS 150M, Quadro NVS 140M, Quadro NVS 135M, Quadro NVS 130M, Quadro NVS 450, Quadro NVS 420, Quadro NVS 295 1.2GT218, GT216, GT215GeForce GT 240, GeForce GT 220*, GeForce 210*, GeForce GTS 360M, GeForce GTS 350M, GeForce GT 335M, GeForce GT 330M, GeForce GT 325M, GeForce GT 240M, GeForce G210M, GeForce 310M, GeForce 305M, Quadro FX 380 Low Profile, NVIDIA NVS 300, Quadro FX 1800M, Quadro FX 880M, Quadro FX 380M, NVIDIA NVS 300, NVS 5100M, NVS 3100M, NVS 2100M 1.3GT200, GT200bGeForce GTX 280, GeForce GTX 275, GeForce GTX 260, Quadro FX 5800, Quadro FX 4800, Quadro FX 4800 for Mac, Quadro FX 3800, Quadro CX, Quadro Plex 2200 D2, Tesla C1060, Tesla S1070, Tesla M1060 2.0GF100, GF110GeForce GTX 590, GeForce GTX 580, GeForce GTX 570, GeForce GTX 480, GeForce GTX 470, GeForce GTX 465, GeForce GTX 480M, Quadro 6000, Quadro 5000, Quadro 4000, Quadro 4000 for Mac, Quadro Plex 7000, Quadro 5010M, Quadro 5000M, Tesla C2075, Tesla C2050/C2070, Tesla M2050/M2070/M2075/M2090 2.1GF104, GF106 GF108,GF114, GF116, GF119GeForce GTX 560 Ti, GeForce GTX 550 Ti, GeForce GTX 460, GeForce GTS 450, GeForce GTS 450*, GeForce GT 640 (GDDR3), GeForce GT 630, GeForce GT 620, GeForce GT 610, GeForce GT 520, GeForce GT 440, GeForce GT 440*, GeForce GT 430, GeForce GT 430*, GeForce GTX 675M, GeForce GTX 670M, GeForce GT 635M, GeForce GT 630M, GeForce GT 625M, GeForce GT 720M, GeForce GT 620M, GeForce 710M, GeForce 610M, GeForce GTX 580M, GeForce GTX 570M, GeForce GTX 560M, GeForce GT 555M, GeForce GT 550M, GeForce GT 540M, GeForce GT 525M, GeForce GT 520MX, GeForce GT 520M, GeForce GTX 485M, GeForce GTX 470M, GeForce GTX 460M, GeForce GT 445M, GeForce GT 435M, GeForce GT 420M, GeForce GT 415M, GeForce 710M, GeForce 410M, Quadro 2000, Quadro 2000D, Quadro 600, Quadro 410, Quadro 4000M, Quadro 3000M, Quadro 2000M, Quadro 1000M, NVS 5400M, NVS 5200M, NVS 4200M 3.0GK104, GK106, GK107GeForce GTX 770, GeForce GTX 760, GeForce GTX 690, GeForce GTX 680, GeForce GTX 670, GeForce GTX 660 Ti, GeForce GTX 660, GeForce GTX 650 Ti BOOST, GeForce GTX 650 Ti, GeForce GTX 650, GeForce GTX 780M, GeForce GTX 770M, GeForce GTX 765M, GeForce GTX 760M, GeForce GTX 680MX, GeForce GTX 680M, GeForce GTX 675MX, GeForce GTX 670MX, GeForce GTX 660M, GeForce GT 750M, GeForce GT 650M, GeForce GT 745M, GeForce GT 645M, GeForce GT 740M, GeForce GT 730M, GeForce GT 640M, GeForce GT 640M LE, GeForce GT 735M, GeForce GT 730M, Quadro K5000, Quadro K4000, Quadro K2000, Quadro K2000D, Quadro K600, Quadro K500M, Tesla K10 3.5GK110, GK208GeForce GTX TITAN, GeForce GTX 780 Ti, GeForce GTX 780, GeForce GT 640 (GDDR5), Quadro K6000, Tesla K40, Tesla K20x, Tesla K20 '*' - OEM proizvodi
Tabela uređaja koji podržavaju platformu CUDA:
Nvidia GeForceGeForce GTX TITANGeForce GTX 780 TiGeForce GTX 780GeForce GTX 770GeForce GTX 760GeForce GTX 690GeForce GTX 680GeForce GTX 670GeForce GTX 660 TiGeForce GTX 660GeForce GTX 650 Ti BOOSTGeForce GTX 650 TiGeForce GTX 650GeForce GT 640GeForce GTX 590GeForce GTX 580GeForce GTX 570GeForce GTX 560 TiGeForce GTX 560GeForce GTX 550 TiGeForce GT 520GeForce GTX 480GeForce GTX 470GeForce GTX 465GeForce GTX 460GeForce GTX 460 SEGeForce GTS 450GeForce GT 440GeForce GT 430GeForce GT 420GeForce GTX 295GeForce GTX 285GeForce GTX 280GeForce GTX 275GeForce GTX 260GeForce GTS 250GeForce GTS 240GeForce GT 240GeForce GT 220GeForce 210/G210GeForce GT 140GeForce 9800 GX2GeForce 9800 GTX+GeForce 9800 GTXGeForce 9800 GTGeForce 9600 GSOGeForce 9600 GTGeForce 9500 GTGeForce 9400 GTGeForce 9400 mGPUGeForce 9300 mGPUGeForce 9100 mGPUGeForce 8800 UltraGeForce 8800 GTXGeForce 8800 GTSGeForce 8800 GTGeForce 8800 GSGeForce 8600 GTSGeForce 8600 GTGeForce 8600 mGTGeForce 8500 GTGeForce 8400 GSGeForce 8300 mGPUGeForce 8200 mGPUGeForce 8100 mGPUGeForce GT 630 Nvidia GeForce MobileGeForce GTX 780MGeForce GTX 770MGeForce GTX 765MGeForce GTX 760MGeForce GT 750MGeForce GT 745MGeForce GT 740MGeForce GT 735MGeForce GT 730MGeForce GTX 680MXGeForce GTX 680MGeForce GTX 675MXGeForce GTX 675MGeForce GTX 670MXGeForce GTX 670MGeForce GTX 660MGeForce GT 650MGeForce GT 645MGeForce GT 640MGeForce GTX 580MGeForce GTX 570MGeForce GTX 560MGeForce GT 555MGeForce GT 550MGeForce GT 540MGeForce GT 525MGeForce GT 520MGeForce GTX 480MGeForce GTX 470MGeForce GTX 460MGeForce GT 445MGeForce GT 435MGeForce GT 425MGeForce GT 420MGeForce GT 415MGeForce GTX 285MGeForce GTX 280MGeForce GTX 260MGeForce GTS 360MGeForce GTS 350MGeForce GTS 260MGeForce GTS 250MGeForce GT 335MGeForce GT 330MGeForce GT 325MGeForce GT 320MGeForce 310MGeForce GT 240MGeForce GT 230MGeForce GT 220MGeForce G210MGeForce GTS 160MGeForce GTS 150MGeForce GT 130MGeForce GT 120MGeForce G110MGeForce G105MGeForce G103MGeForce G102MGeForce G100GeForce 9800M GTXGeForce 9800M GTSGeForce 9800M GTGeForce 9800M GSGeForce 9700M GTSGeForce 9700M GTGeForce 9650M GTGeForce 9650M GSGeForce 9600M GTGeForce 9600M GSGeForce 9500M GSGeForce 9500M GGeForce 9400M GGeForce 9300M GSGeForce 9300M GGeForce 9200M GSGeForce 9100M GGeForce 8800M GTXGeForce 8800M GTSGeForce 8700M GTGeForce 8600M GTGeForce 8600M GSGeForce 8400M GTGeForce 8400M GSGeForce 8400M GGeForce 8200M G Nvidia QuadroQuadro K6000Quadro K5000Quadro K4000Quadro K2000DQuadro K2000Quadro K600Quadro 6000Quadro 5000Quadro 4000Quadro 2000Quadro 600Quadro FX 5800Quadro FX 5600Quadro FX 4800Quadro FX 4700 X2Quadro FX 4600Quadro FX 3800Quadro FX 3700Quadro FX 1800Quadro FX 1700Quadro FX 580Quadro FX 570Quadro FX 380Quadro FX 370Quadro NVS 510Quadro NVS 450Quadro NVS 420Quadro NVS 295Quadro Plex 1000 Model IVQuadro Plex 1000 Model S4 Nvidia Quadro MobileQuadro K5100MQuadro K5000MQuadro K4100MQuadro K4000MQuadro K3100MQuadro K3000MQuadro K2100MQuadro K2000MQuadro K1100MQuadro K1000MQuadro K610MQuadro K510MQuadro K500MQuadro 5010MQuadro 5000MQuadro 4000MQuadro 3000MQuadro 2000MQuadro 1000MQuadro FX 3800MQuadro FX 3700MQuadro FX 3600MQuadro FX 2800MQuadro FX 2700MQuadro FX 1800MQuadro FX 1700MQuadro FX 1600MQuadro FX 880MQuadro FX 770MQuadro FX 570MQuadro FX 380MQuadro FX 370MQuadro FX 360MQuadro NVS 320MQuadro NVS 160MQuadro NVS 150MQuadro NVS 140MQuadro NVS 135MQuadro NVS 130M Nvidia TeslaTesla K40Tesla K20XTesla K20Tesla K10Tesla C2050/2070Tesla M2050/M2070Tesla S2050Tesla S1070Tesla M1060Tesla C1060Tesla C870Tesla D870Tesla S870
Specifikacije i svojstva verzija