Видеокарта NVIDIA Tesla K40m 12GB GDDR5

NVIDIA Tesla K40m — это профессиональный GPU-ускоритель семейства Tesla на архитектуре Kepler, ориентированный на работу в серверных системах и центрах обработки данных, где критичны высокая производительность и надёжность при решении научных и инженерных задач. Ускоритель создан для использования в составе сертифицированных серверных платформ и не предназначен для установки в обычные рабочие станции, что подчёркивается конструкцией с пассивным охлаждением и отсутствием видеоразъёмов. Tesla K40m использует 12 ГБ высокоскоростной памяти GDDR5 и 2880 ядер CUDA, обеспечивая значительный прирост производительности по сравнению с CPU при параллельной обработке больших объёмов данных. Карта выполнена под интерфейс PCI Express 3.0 x16 и обладает теплопакетом порядка 235–245 Вт, что типично для серверных GPU Kepler высшего уровня и учитывается при проектировании серверных шасси. В совокупности это делает Tesla K40m эффективным решением для существующих инфраструктур, оптимизированных под архитектуру Kepler и CUDA, в которых важны стабильность, предсказуемость и длительная работа под нагрузкой.

Архитектура и ключевые характеристики

В основе NVIDIA Tesla K40m лежит графический процессор GK110B архитектуры Kepler с приблизительно 7,08 млрд транзисторов и развитой архитектурой SMX, рассчитанной на высокую производительность при массовом параллелизме. Конфигурация ускорителя включает 2880 вычислительных ядер CUDA, что позволяет эффективно распараллеливать вычислительные задачи и использовать готовые библиотеки и фреймворки, построенные на CUDA для научных и инженерных приложений. Базовая тактовая частота GPU составляет около 745 МГц с возможностью повышения до примерно 876 МГц в турборежиме, что обеспечивает баланс между производительностью и тепловыделением при типичных HPC-нагрузках.

Ускоритель оснащён 12 ГБ памяти GDDR5, работающей с эффективной частотой порядка 6008 МГц и подключённой по 384-битной шине, что даёт суммарную пропускную способность около 288 ГБ/с. Такая конфигурация позволяет эффективно работать с крупными массивами данных, матрицами и сложными моделями без постоянного обращения к оперативной памяти хост-системы, снижая задержки и повышая общую производительность решений. Теоретическая производительность Tesla K40m в одинарной точности достигает примерно 4,95 TFLOPS, а в двойной точности — порядка 1,4–1,5 TFLOPS, что делает ускоритель пригодным для задач, требующих высокой точности и интенсивных вычислений FP64.

Архитектура Kepler в исполнении Tesla K40m включает такие функции, как SMX, Hyper-Q и Dynamic Parallelism, которые позволяют эффективнее загружать GPU задачами от нескольких потоков и уменьшать простои вычислительных блоков. Поддержка ECC (Error Correcting Code) для памяти GDDR5 обеспечивает обнаружение и исправление одиночных ошибок и выявление более сложных сбоев, повышая надёжность при многосуточных вычислительных сериях. Конструктивно Tesla K40m выполнена с пассивным радиатором и рассчитана на использование в специализированных серверных шасси, где обеспечен направленный воздушный поток и соответствующий запас по питанию, что подчёркивает её ориентацию на профессиональную среду.

Сценарии применения

NVIDIA Tesla K40m позиционируется как высокопроизводительный ускоритель для задач научных вычислений, анализа данных и современных методов машинного обучения, где требуется значительный объём видеопамяти и поддержка двойной точности. Ускоритель ориентирован на работу в составе сертифицированных серверных систем, что позволяет использовать его в крупномасштабных кластерах и ЦОД с высокой плотностью вычислительных ресурсом.

• Идеально подходит для обучения нейросетей (Deep Learning), включая модели, оптимизированные под архитектуру Kepler и CUDA, когда необходимы большие объёмы видеопамяти и устойчивость при длительных тренировках.
• Подходит для инференса LLM моделей и других задач обработки естественного языка, реализованных в серверной среде и использующих GPU-ускорение через CUDA и соответствующие библиотеки, рассчитанные на архитектуру Kepler.
• Ориентирована на высокопроизводительные вычисления (HPC): численное моделирование, вычислительную гидродинамику (CFD), методы конечных элементов (FEM), моделирование физических процессов и климатические расчёты, где критична производительность FP64 и способность обрабатывать большие сеточные модели.
• Подходит для задач геофизики и сейсморазведки, включая миграцию по полному волновому полю и инверсию, где обрабатываются большие объёмы сейсмических данных, а параллельная архитектура GPU позволяет существенно сократить время расчёта.
• Эффективна в задачах финансового моделирования и риск-аналитики, таких как Монте-Карло моделирование, оценка сложных деривативов и сценарный анализ портфелей, где важна высокая вычислительная мощность и надёжность обработки данных благодаря ECC.
• Может использоваться в биоинформатике и вычислительной химии, включая моделирование взаимодействия молекул, динамику белков и анализ геномных данных, где значительный объём видеопамяти и высокая степень параллелизма сокращают время исследований.
• Применима для ускорения задач визуализации результатов вычислений и постобработки научных данных, когда GPU используется как вычислительный сопроцессор без вывода изображения, а готовые результаты передаются в специализированные системы визуализации.

Совместимость

Ускоритель NVIDIA Tesla K40m выполнен в формате полноразмерной двухслотовой платы PCI Express 3.0 x16 с пассивным охлаждением, что предполагает установку в специализированные серверные шасси, рассчитанные на GPU-ускорители. Для корректной работы необходимы серверные системы, в конструкции которых заранее учтены требования по питанию, охлаждению и поддержке BIOS для карт Tesla, о чём отдельно упоминается в рекомендациях по эксплуатации.

• Ускоритель протестирован на совместимость с серверными платформами: Dell PowerEdge, включая конфигурации, официально поддерживающие установку GPU Tesla и рассчитанные на соответствующие требования по питанию и охлаждению.
• Поддерживается в серверных системах HPE ProLiant, где предусмотрены конфигурации с PCIe-слотами и системой охлаждения для профессиональных GPU Tesla, ориентированных на задачи HPC и научных вычислений.
• Совместим с серверными платформами Supermicro, предлагающими специализированные GPU-серверы и шасси с высокой плотностью, где предусмотрена установка нескольких ускорителей Tesla K40m и соблюдены требования по воздушному потоку и резерву по электропитанию.
• Может быть использован и в других серверных платформах, специально спроектированных для поддержки PCIe Tesla GPU, при условии соблюдения требований по тепловому режиму, питанию и конфигурации BIOS, что подчёркивается в рекомендациях производителей серверов и NVIDIA.

Надёжность и эксплуатация в ЦОД

NVIDIA Tesla K40m изначально спроектирована для круглосуточной эксплуатации в центрах обработки данных, поэтому особое внимание уделено надёжности компонентов, устойчивости к длительным нагрузкам и предсказуемому температурному режиму. Пассивная система охлаждения рассчитана на работу в условиях контролируемого воздушного потока внутри серверного шасси, что уменьшает количество подвижных элементов непосредственно возле GPU и повышает общую отказоустойчивость решения.

Поддержка ECC-памяти в Tesla K40m позволяет минимизировать риск ошибки при долгих вычислениях и работе с критически важными научными, инженерными и финансовыми задачами, где недопустимо даже единичное искажение данных. Архитектура Kepler с функциями GPU Boost, Hyper-Q и Dynamic Parallelism обеспечивает эффективное использование доступного теплового и энергетического бюджета, поддерживая стабильную производительность в реальных сценариях эксплуатации. Благодаря интеграции с экосистемой CUDA и проверенной совместимости с серверными платформами ведущих производителей Tesla K40m остаётся надёжной основой для существующих решений, ориентированных на архитектуру Kepler и массовый параллелизм на GPU.