As unidades de processamento gráfico (GPUs) são aceleradores de hardware especializados projetados para processar cargas de trabalho massivamente paralelas simultaneamente. No Cloud de Confiance by S3NS, é possível anexar GPUs NVIDIA a instâncias do Compute Engine e bare metal para acelerar cargas de trabalho exigentes, como treinamento de inteligência artificial (IA) e machine learning (ML), computação de alto desempenho (HPC), renderização de gráficos e transcodificação de vídeo.
Neste documento, apresentamos uma visão geral das GPUs no Cloud de Confiance, incluindo modelos de GPU disponíveis, mapeamentos de séries de máquinas, características de desempenho, casos de uso ideais e considerações de preços.
O que é uma GPU?
Uma GPU é um processador massivamente paralelo que foi originalmente projetado para computação gráfica e evoluiu para um mecanismo de computação essencial para IA, ML e computação científica. Ao contrário das unidades de processamento central (CPUs), que contêm alguns núcleos potentes otimizados para processamento sequencial de thread único, as GPUs consistem em milhares de núcleos menores e altamente eficientes, projetados para realizar cálculos matemáticos simultaneamente em grandes conjuntos de dados.
Os principais componentes arquitetônicos de um sistema de GPU são os seguintes:
Núcleos CUDA: unidades de processamento de vetores de uso geral que executam instruções em vários threads paralelos simultaneamente usando uma arquitetura de instrução única, vários threads (SIMT, na sigla em inglês). Os núcleos CUDA lidam com cálculos padrão de vetores e usar pontos flutuantes (como FP32 e FP64), além de renderização de gráficos gerais e simulações físicas.
Tensor Cores: unidades de processamento de multiplicação e acumulação de matrizes (MMA, na sigla em inglês) especializadas, projetadas para acelerar os cálculos de redes neurais. Os Tensor Cores oferecem acelerações exponenciais para treinamento e inferência de IA em formatos de precisão numérica especializados, incluindo FP4, FP8, INT8, TF32 e FP16/BF16.
Memória de alta largura de banda: memória dedicada no dispositivo que oferece até vários terabytes por segundo (TBps) de largura de banda, como memória de alta largura de banda (HBM) ou taxa de dados dupla de gráficos (GDDR). Essa alta capacidade de processamento mantém milhares de núcleos de GPU abastecidos com dados durante operações de matriz intensivas.
Interconexões de alta velocidade (NVLink e NVSwitch): tecnologias de interconexão de alta largura de banda e baixa latência que conectam várias GPUs no mesmo servidor ou entre nós. O NVLink fornece comunicação direta entre GPUs que ignora o barramento PCIe mais lento, permitindo que clusters de GPUs funcionem como um pool de memória de acelerador único e coerente.
Software de estação de trabalho virtual (NVIDIA RTX vWS): software empresarial que oferece aceleração gráfica virtualizada para estações de trabalho visuais remotas, design assistido por computador (CAD), criação de conteúdo digital e modelagem 3D.
Modelos de GPU e séries de máquinas
OCloud de Confiance oferece GPUs NVIDIA de várias gerações para atender a diferentes necessidades de carga de trabalho e orçamento. No Compute Engine, as GPUs estão disponíveis como séries de máquinas pré-configuradas otimizadas para aceleradores (séries A e G) ou como aceleradores anexáveis em séries de máquinas N1 de uso geral.
A tabela a seguir resume as especificações de hardware, os mapeamentos de séries de máquinas, a largura de banda de rede e os recursos de armazenamento dos modelos de GPU disponíveis no Compute Engine:
| Modelo de GPU | Série de máquina | Arquitetura | Memória e largura de banda da GPU | GPUs por instância de computação | Largura de banda máxima da rede | SSD local | Interconexão | Compatibilidade com NVIDIA RTX Virtual Workstation (vWS) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NVIDIA GB300 | A4X Max | Blackwell Ultra | 279 GB HBM3e (8 TBps) | 4 (NVL72) | 3.600 Gbps | 12.000 GiB | NVLink Full Mesh (1.800 GBps) | Não |
| NVIDIA GB200 | A4X | Blackwell | 186 GB HBM3e (8 TBps) | 4 (NVL72) | 2.000 Gbps | 12.000 GiB | NVLink Full Mesh (1.800 GBps) | Não |
| NVIDIA B200 | A4 | Blackwell | 180 GB HBM3e (8 TBps) | 8 | 3.600 Gbps | 12.000 GiB | NVLink Full Mesh (1.800 GBps) | Não |
| NVIDIA H200 | A3 Ultra | Funil | 141 GB HBM3e (4,8 TBps) | 8 | 3.600 Gbps | 12.000 GiB | Malha completa NVLink (900 GBps) | Não |
| NVIDIA H100 | A3 Mega, High, Edge | Funil | 80 GB HBM3 (3,35 TBps) | 1, 2, 4, 8 | Até 1.000 Gbps | Até 6.000 GiB | Malha completa NVLink (900 GBps) | Não |
| NVIDIA A100 (80 GB) | A2 Ultra | Ampere | 80 GB HBM2e (1,9 TBps) | 1, 2, 4, 8 | 100 Gbps | Até 3.000 GiB | NVLink Full Mesh (600 GBps) | Não |
| NVIDIA A100 (40 GB) | A2 Standard | Ampere | 40 GB HBM2 (1,6 TBps) | 1, 2, 4, 8, 16 | 100 Gbps | Até 3.000 GiB | NVLink Full Mesh (600 GBps) | Não |
| NVIDIA RTX PRO 6000 | G4 | Blackwell | 96 GB GDDR7 (1,597 TBps) | 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, 4, 8 | 200 Gbps | Até 3.000 GiB | PCIe Gen 5 | Sim |
| NVIDIA L4 | G2 | Ada Lovelace | 24 GB GDDR6 (300 GBps) | 1, 2, 4, 8 | 100 Gbps | Até 3.000 GiB | PCIe Gen 4 | Sim |
| NVIDIA V100 | N1+V100 | Volta | 16 GB HBM2 (900 GBps) | 1, 2, 4, 8 | 100 Gbps | Com suporte | Anel NVLink (300 GBps) | Não |
| NVIDIA T4 (fim do suporte se aproximando) | N1+T4 | Turing | 16 GB GDDR6 (320 GBps) | 1, 2, 4 | 100 Gbps | Com suporte | PCIe Gen 3 | Sim |
| NVIDIA P4 (próximo do fim do suporte) | N1+P4 | Pascal | 8 GB GDDR5 (192 GBps) | 1, 2, 4 | 100 Gbps | Com suporte | PCIe Gen 3 | Sim |
Características de desempenho da GPU
A escolha do modelo de GPU certo depende das características computacionais, dos requisitos de memória, dos formatos de precisão e das necessidades de escalonabilidade da carga de trabalho.
Casos de uso ideais e requisitos de carga de trabalho
As GPUs aceleram diversas cargas de trabalho computacionais em IA, computação visual e modelagem científica. Para entender os requisitos de arquitetura de cada categoria de carga de trabalho, selecione uma das seguintes guias:
Treinamento com IA/ML
Modelos de fundação de fronteira e mistura de especialistas (MoE): o pré-treinamento de modelos de transformadores grandes, arquiteturas multimodais e redes de mistura de especialistas (MoE) requer alta capacidade de processamento de Tensor Core, grandes capacidades de memória de alta largura de banda (HBM) (até 279 GB por GPU) e largura de banda de interconexão NVLink de ultra-alta velocidade (até 1.800 GBps) para minimizar a latência de sincronização de vários nós. Série de máquinas recomendada:
- A4X Max (NVIDIA GB300)
- A4X (NVIDIA GB200)
- A4 (NVIDIA B200)
- A3 Ultra (NVIDIA H200)
- A3 Mega (NVIDIA H100)
Para mais informações, consulte Recomendações para modelos de pré-treinamento na documentação do Hipercomputador de IA.
Ajuste fino e treinamento de modelo moderado: adaptar modelos de fundação existentes usando técnicas como ajustes finos com eficiência de parâmetros (PEFT) e adaptação de classificação baixa (LoRA) requer memória de GPU suficiente para armazenar pesos e gradientes de modelo sem exigir clustering de vários nós em exaescala. Série de máquinas recomendada:
Para mais informações, consulte Recomendações para ajustar modelos na documentação do Hipercomputador de IA.
Inferência de IA/ML
Inferência de modelos grandes (mais de 70 bilhões de parâmetros): a disponibilização de modelos de linguagem grandes (LLMs) se beneficia da alta capacidade de memória de alta largura de banda (HBM3e) (141 a 186 GB por GPU) para ajustar os pesos do modelo em menos GPUs, reduzindo a sobrecarga de comunicação entre chips. Série de máquinas recomendada:
Disponibilização em tempo real e de alta capacidade de processamento: consultas interativas de baixa latência, respostas de streaming e geração de imagens usam formatos numéricos quantizados acelerados por hardware, como ponto flutuante de 8 bits (FP8), inteiro de 8 bits (INT8) e inteiro de 4 bits (INT4), para maximizar a capacidade de processamento de solicitações por dólar. Série de máquinas recomendada:
- G2 (NVIDIA L4)
- G4 (NVIDIA RTX PRO 6000)
- A3 Edge e High (NVIDIA H100)
Para mais informações, consulte Recomendações para disponibilizar inferência na documentação do Hipercomputador de IA.
Gráficos e recursos visuais
CAD 3D, gêmeos digitais e estações de trabalho virtuais: modelagem 3D interativa, design auxiliado por computador (CAD), renderização arquitetônica e gêmeos digitais (como NVIDIA Omniverse) usam núcleos de traçado de raio (RT) dedicados e estações de trabalho virtuais NVIDIA RTX (vWS) para estações de trabalho visuais remotas e GPUs virtuais fracionárias (vGPUs). Série de máquinas recomendada:
Processamento e transcodificação de vídeo: pipelines de streaming ao vivo, transcodificação de vídeo e processamento de mídia usam os mecanismos de vídeo de hardware dedicado NVIDIA Encoder (NVENC) e NVIDIA Decoder (NVDEC), que são compatíveis com os codecs AV1, High Efficiency Video Coding (HEVC) e H.264. Série de máquinas recomendada:
HPC e simulação
Simulação e modelagem científica: aplicativos em dinâmica molecular (como GROMACS e AMBER), dinâmica de fluidos computacional (CFD), química quântica, astrofísica e previsão do tempo exigem alto desempenho de ponto flutuante de precisão dupla de 64 bits (FP64) e alta largura de banda de memória. Série de máquinas recomendada:
Para mais informações, consulte Recomendações para HPC na documentação do Hipercomputador de IA.
Considerações sobre carga de trabalho
As GPUs geralmente não são adequadas para as seguintes cargas de trabalho:
- Lógica sequencial e de thread único: tarefas dominadas por ramificações de decisão sequenciais ou pipelines de execução em série têm melhor desempenho em CPUs com altas frequências de clock de núcleo único.
- Aplicativos da Web e microsserviços padrão: servidores da Web de uso geral, sistemas de gerenciamento de bancos de dados relacional (RDBMS) e back-ends de API padrão sem requisitos de IA ou processamento gráfico não se beneficiam da aceleração de GPU. Essas cargas de trabalho são hospedadas de maneira mais econômica em instâncias de CPU de uso geral ou otimizadas para computação.
- Cargas de trabalho otimizadas para XLA e frameworks compilados por gráficos: se os modelos de aprendizado profundo forem criados usando frameworks como JAX, PyTorch/XLA ou TensorFlow, eles poderão aproveitar as otimizações de gráficos orientadas por compilador (XLA). Se os modelos também se beneficiarem de matrizes sistólicas de matrizes personalizadas e comutação de circuito óptico, considere avaliar arquiteturas de aceleradores alternativas projetadas para esses paradigmas de execução específicos.
Considerações de preço
Os seguintes fatores determinam os preços de GPUs no Cloud de Confiance:
O modelo específico da GPU.
O número de GPUs anexadas.
Recursos provisionados, como vCPUs, memória do sistema e armazenamento.
O modelo de consumo selecionado.
As seções a seguir descrevem os modelos de consumo disponíveis e as opções de desconto para GPUs no Cloud de Confiance.
Modelos de consumo e compra
É possível provisionar instâncias de GPU usando várias opções de consumo, dependendo dos requisitos de disponibilidade e da tolerância de custo:
Sob demanda: preços padrão de pagamento por uso (PAYG, na sigla em inglês) faturados por segundo sem compromisso de longo prazo. As instâncias por demanda oferecem flexibilidade completa de ciclo de vida para desenvolvimento, teste e cargas de trabalho de produção variáveis.
VMs spot: instâncias de computação com grandes descontos (até 60% a 91% de desconto nas taxas sob demanda) que aproveitam o excedente de capacidade doCloud de Confiance . Como o Cloud de Confiance pode interromper ou excluir VMs spot para recuperar capacidade com um aviso de 30 segundos, essas instâncias de computação são ideais para treinamento de ML em lote tolerante a falhas, jobs em lote com check-point e processamento de dados distribuído.
VMs flex-start: opção de programação dinâmica com tecnologia do Dynamic Workload Scheduler (DWS) que provisiona recursos de GPU em um período especificado para cargas de trabalho de duração fixa (até sete dias) com preços com desconto.
Reservas:
- Reservas: é possível reservar capacidade para GPUs padrão e usá-la imediatamente.
- Reservas adiantadas (modo de calendário e Hipercomputador de IA): é possível solicitar a reserva de capacidade de GPU em cluster para uma data e hora futuras. Se o Cloud de Confiance aprovar sua solicitação, você poderá começar a usar a capacidade no horário especificado e manter o acesso exclusivo até o fim da reserva.
Opções de desconto
Descontos por compromisso de uso (CUDs): oferecem descontos substanciais (até 55% para compromissos de três anos ou 37% para compromissos de um ano) em troca de um compromisso de manter um nível contínuo de uso de recursos em uma região específica. Para tipos de máquina otimizados para aceleradores e GPUs anexadas, os CUDs exigem a compra de compromissos baseados em recursos anexados a reservas.
Descontos por uso prolongado (SUDs): descontos automáticos aplicados a instâncias de computação N1 e GPUs anexadas quando elas são executadas por mais de 25% de um mês de faturamento. As séries de máquinas otimizadas para aceleradores (séries A e G) não recebem SUDs.
Para ver os preços detalhados por hora e por mês em todas as regiões, consulte as páginas de preços de GPU e de instâncias de VM.
Para uma matriz de recursos detalhada da disponibilidade de opções de consumo em todos os tipos de máquina de acelerador, consulte Disponibilidade de opções de consumo por tipo de máquina.
A seguir
- Conheça as máquinas de GPU na família de máquinas com otimização para aceleradores.
- Saiba como criar uma VM com GPUs anexadas.
- Conheça a arquitetura de IA de supercomputação do Cloud de Confiancena visão geral do Hipercomputador de IA.