Nếu như đang tìm hiểu về Card đồ họa chắc hẳn bạn đã từng nghe qua khái niệm Tensor Cores. Vậy nó là gì? Những tính năng nổi bật của Tensor Cores ra sao? Sự khác biệt giữa CUDA Core và Tensor Cores như thế nào, hãy cùng bài viết tìm hiểu nhé.

Tensor Cores là gì?

Tensor Cores là một phần của kiến trúc GPU Turing của NVIDIA. Chúng được thiết kế đặc biệt để tăng cường hiệu suất tính toán cho các công việc liên quan đến học máy và trí tuệ nhân tạo.

Tensor Cores sử dụng một kiến trúc đặc biệt để thực hiện các phép nhân ma trận và tính toán tensor nhanh chóng. Chúng có khả năng thực hiện các phép tính tensor trong một chu kỳ xung nhịp, giúp tăng tốc độ tính toán và giảm thời gian xử lý.

Tensor Cores cung cấp khả năng tính toán chính xác cao với độ chính xác bán chính xác (FP16) và độ chính xác đơn (FP32). Điều này cho phép các ứng dụng học máy và trí tuệ nhân tạo có thể thực hiện tính toán nhanh hơn và hiệu quả hơn trên GPU Turing.

Cấu trúc của Tensor Core

Cấu trúc của Tensor Cores bao gồm các thành phần sau:

• Matrix Core: Tensor Cores bao gồm một số lượng lớn các matrix core, mỗi core có khả năng thực hiện các phép nhân ma trận và cộng ma trận với tốc độ cao. Mỗi matrix core có thể xử lý một lượng lớn dữ liệu đồng thời, giúp tăng tốc độ tính toán.
• Accumulator: Accumulator là một thành phần quan trọng trong Tensor Cores, nơi kết quả tính toán được lưu trữ. Accumulator có khả năng tích lũy các giá trị tính toán từ matrix core và thực hiện các phép tính tổng hợp.
• Precision: Tensor Cores hỗ trợ các định dạng dữ liệu precision khác nhau, bao gồm FP16 (floating-point 16-bit) và INT8 (integer 8-bit). Điều này giúp tăng tốc độ tính toán và giảm bộ nhớ yêu cầu.
• Warp Scheduler: Warp Scheduler là một thành phần quản lý và phân phối các tác vụ tính toán cho các matrix core. Nó đảm bảo rằng các tác vụ được thực hiện một cách hiệu quả và tối ưu.
• Memory Interface: Tensor Cores có một giao diện bộ nhớ để truy cập dữ liệu từ bộ nhớ chính. Giao diện này cho phé Tensor Cores truy cập dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả.

Nguyên lý hoạt động của Tensor Core

Nguyên lý hoạt động của Tensor Cores là sử dụng một kiến trúc ma trận nhân đa chiều để thực hiện các phép tính tensor nhanh chóng và hiệu quả. Tensor Cores sử dụng một kỹ thuật gọi là mixed-precision computing, tức là kết hợp sử dụng số liệu đơn và số liệu bán chính xác để tăng tốc độ tính toán.

Tensor Cores hoạt động bằng cách chia ma trận đầu vào thành các khối nhỏ hơn, gọi là warps, và thực hiện các phép tính tensor trên từng warp. Mỗi warp chứa nhiều thread, và các thread trong cùng một warp được thực hiện đồng thời trên các Tensor Cores.

Tensor Cores sử dụng một kiến trúc ma trận nhân đa chiều 8x8x4, trong đó 8×8 là kích thước của ma trận đầu vào và 4 là số lượng phép tính tensor được thực hiện đồng thời. Các phép tính tensor bao gồm phép nhân ma trận, phép cộng ma trận và phép nhân vô hướng.

Sử dụng mixed-precision computing, Tensor Cores sử dụng số liệu đơn (FP32) cho ma trận đầu vào và số liệu bán chính xác (FP16) cho ma trận trọng số. Điều này giúp tăng tốc độ tính toán mà không ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác của kết quả.

So sánh Tensor Cores vs CUDA Cores

Tensor Cores và CUDA Cores là hai thành phần quan trọng trong GPU của NVIDIA, nhưng chúng có chức năng và ứng dụng khác nhau.

Chức năng:

• CUDA Cores: Là những đơn vị xử lý song song trong GPU, chịu trách nhiệm thực hiện các phép tính đồ họa và tính toán chung.
• Tensor Cores: Là một phần của GPU Turing Architecture, được thiết kế đặc biệt để thực hiện các phép tính tensor trong các ứng dụng AI và học sâu.

Hiệu suất:

• CUDA Cores: Có thể thực hiện các phép tính đồ họa và tính toán chung, nhưng không hiệu quả cao trong việc xử lý các phép tính tensor phức tạp.
• Tensor Cores: Được tối ưu hóa để thực hiện các phép tính tensor nhanh chóng và hiệu quả, đặc biệt là trong các mô hình học sâu sử dụng phép tính ma trận lớn.

Ứng dụng:

• CUDA Cores: Thích hợp cho các ứng dụng đồ họa, tính toán khoa học và tính toán chung.
• Tensor Cores: Đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng AI, học sâu và xử lý ảnh, nơi các phép tính tensor phức tạp được sử dụng.

Nhìn chung, CUDA Cores thích hợp cho các ứng dụng đa dạng, trong khi Tensor Cores được tối ưu hóa cho các phép tính tensor trong AI và học sâu.

Ứng dụng của Tensor Core

Tensor Cores có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI) và học sâu (deep learning). Dưới đây là một số ứng dụng chính của Tensor Cores:

• Huấn luyện mạng nơ-ron sâu (Deep Neural Network Training): Tensor Cores giúp tăng tốc quá trình huấn luyện mạng nơ-ron sâu bằng cách thực hiện các phép tính ma trận nhanh hơn. Điều này giúp giảm thời gian huấn luyện và tăng hiệu suất.
• Tính toán ma trận trong các ứng dụng AI: Tensor Cores cung cấp khả năng tính toán ma trận nhanh chóng và hiệu quả, giúp tăng tốc các phép tính trong các ứng dụng AI như xử lý ngôn ngữ tự nhiên, xử lý hình ảnh và xử lý âm thanh.
• Tăng tốc tính toán trong các ứng dụng khoa học và công nghệ: Tensor Cores cũng có thể được sử dụng để tăng tốc tính toán trong các ứng dụng khoa học và công nghệ khác như mô phỏng, phân tích dữ liệu và tính toán khoa học.
• Xử lý hình ảnh và video: Tensor Cores cung cấp khả năng tính toán nhanh chóng cho các phép tính liên quan đến xử lý hình ảnh và video như phân loại hình ảnh, nhận dạng khuôn mặt, xử lý video và nén dữ liệu.
• Tăng tốc tính toán trong các ứng dụng trò chơi: Tensor Cores cũ có thể được sử dụng để tăng tốc tính toán trong các ứng dụng trò chơi, giúp cải thiện hiệu suất đồ họa và đảm bảo trải nghiệm chơi game mượt mà hơn.

Tương lai của Tensor Cores

Với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI) và học sâu (deep learning), Tensor Cores sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc tăng tốc tính toán và hiệu suất của các mô hình AI.

Các ứng dụng của Tensor Cores sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong các lĩnh vực như xử lý ngôn ngữ tự nhiên, nhận dạng hình ảnh, xử lý âm thanh, tự động lái xe và nhiều lĩnh vực khác. Với khả năng tính toán song song và hiệu suất cao, Tensor Cores sẽ giúp tăng tốc quá trình huấn luyện và triển khai các mô hình AI phức tạp.

Ngoài ra, Tensor Cores cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng không liên quan đến AI như đồ họa máy tính, mô phỏng và tính toán khoa học.

Với sự phát triển liên tục của công nghệ và nhu cầu ngày càng tăng về tính toán AI, Tensor Cores sẽ tiếp tục được cải tiến và phát triển để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao về hiệu suất và khả năng tính toán trong tương lai.