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Ampere架构解析
资料介绍
一、架构基本概述
Ampere（安培）架构是NVIDIA在2020年推出的第二代GPU架构，命名源自法国物理学家安德烈-玛丽·安培，接替上一代的图灵（Turing）架构，主要应用于消费级GeForce RTX 30系列显卡、数据中心A100/A10计算卡，以及专业级Quadro RTX A系列产品，相比前代架构在性能、能效比、通用计算能力上都实现了大幅突破。
二、核心微架构改进
1. SM多处理器升级
Ampere架构的SM（流多处理器）单元相比图灵架构做出了根本性重构：
· FP32与INT32执行单元分离：前代图灵架构共用执行单元，Ampere为每个SM配备了128个FP32单元+128个INT32单元，可以同时执行浮点运算和整数运算，IPC（每时钟周期指令数）直接翻倍，大幅提升通用计算场景下的吞吐量。
· L1缓存升级：将图灵架构的64KB L1缓存提升到每个SM128KB，同时采用统一缓存架构，缓存命中率明显提升，延迟降低，尤其对游戏和高并发计算场景有显著增益。
· 张量核心（Tensor Core）升级：升级到第三代张量核心，支持TF32（FP32精度范围+FP16尾数精度）运算，原生提供稀疏化计算支持，AI计算性能相比图灵第二代张量核心提升2倍，在FP16精度下算力可达上代的2.5倍，极大加速深度学习训练推理任务。
· 光线追踪核心（RT Core）升级：升级为第二代光线追踪核心，新增了对运动模糊光线追踪的硬件加速支持，同时三角形相交测试性能相比前代翻倍，整体光线追踪处理速度提升到图灵架构的1.7-2倍。
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