Видеокарта NVIDIA Tesla K80 24GB GDDR5

NVIDIA Tesla K80 — это серверный GPU-ускоритель семейства Tesla, ориентированный на задачи высокопроизводительных вычислений, анализа данных и машинного обучения в центрах обработки данных и научных организациях. Ускоритель представляет собой двухчиповую плату на архитектуре Kepler: на одной плате размещены два GPU GK210, что позволяет существенно увеличить плотность вычислительных ресурсов на один слот PCI Express. Каждый GPU оснащён собственной локальной памятью GDDR5, благодаря чему Tesla K80 сочетает большой суммарный объём видеопамяти с высокой пропускной способностью, критичной для работы с крупными массивами данных. Плата ориентирована исключительно на вычисления и не имеет видеоразъёмов, что подчёркивает её назначение как вычислительного сопроцессора в составе серверов и специализированных GPU-платформ. Благодаря поддержке ECC-памяти, повышенной производительности в одинарной и двойной точности и развитой программной экосистеме CUDA, Tesla K80 стала одним из ключевых решений для кластеров, оптимизированных под архитектуру Kepler.

Архитектура и ключевые характеристики

NVIDIA Tesla K80 построена на базе двух графических процессоров GK210 архитектуры Kepler, каждый из которых содержит около 7,1 млрд транзисторов и ориентирован на массовый параллелизм в задачах GPGPU. Конфигурация ускорителя включает по 2496 ядер CUDA на каждый GPU (всего 4992 ядра CUDA на плату), что позволяет распараллеливать большие объёмы вычислений и эффективно использовать библиотеки, оптимизированные под CUDA. Базовая тактовая частота каждого GPU составляет около 560 МГц, а технология динамического ускорения (Boost) позволяет поднимать её до диапазона примерно 562–875 МГц в зависимости от нагрузки и теплового бюджета. Такое сочетание параметров обеспечивает высокий уровень производительности при сохранении контролируемого энергопотребления, что важно для серверной инфраструктуры.

Ускоритель оснащён суммарно 24 ГБ памяти GDDR5 — по 12 ГБ на каждый GPU, подключённой по 384-битной шине, что даёт высокую пропускную способность памяти до 480 ГБ/с на плату. Такой объём и скорость памяти позволяют Tesla K80 эффективно работать с крупными моделями, матрицами и массивами данных без постоянных обращений к оперативной памяти хост-системы. Теоретическая производительность в одинарной точности достигает диапазона 5,6–8,74 TFLOPS, а в двойной — 1,87–2,91 TFLOPS на плату, что делает ускоритель подходящим для задач, требующих высокой точности FP64 и интенсивных вычислений. Пиковая производительность особенно востребована в задачах моделирования, численных методов и анализа больших данных, где время расчёта напрямую влияет на скорость принятия решений.

Tesla K80 выполнена в виде полноразмерной двухслотовой платы PCI Express 3.0 x16 с теплопакетом около 300 Вт и использованием 8-контактного разъёма питания EPS12V, что отражено в спецификации платы. Конструкция с пассивным охлаждением рассчитана на использование в серверных шасси с направленным воздушным потоком и усиленной системой питания, что типично для решений класса дата-центров. Архитектура Kepler в исполнении Tesla K80 поддерживает технологии Hyper-Q и Dynamic Parallelism, обеспечивающие более эффективное распределение задач по аппаратным ресурсам и уменьшение простоев вычислительных блоков. Поддержка ECC (Error Correcting Code) для памяти GDDR5 позволяет обнаруживать и исправлять одиночные ошибки и выявлять более сложные сбои, повышая надёжность при длительных вычислительных сериях.

Сценарии применения

NVIDIA Tesla K80 предназначена для работы в составе серверных систем и кластеров, где критичны высокая производительность, масштабируемость и надёжность при длительных нагрузках. Двухчиповая архитектура с большим объёмом памяти делает этот ускоритель востребованным в широком спектре задач научных вычислений, анализа данных и машинного обучения.

• Идеально подходит для обучения нейросетей (Deep Learning), включая модели, использующие большие батчи и требующие значительного объёма видеопамяти, а также библиотеки, оптимизированные под архитектуру Kepler и CUDA.
• Подходит для инференса LLM моделей и других систем обработки естественного языка, развёрнутых в серверной среде и использующих GPU-ускорение для генерации текста, классификации и поиска по эмбеддингам.
• Ориентирована на высокопроизводительные вычисления (HPC): численное моделирование, вычислительную гидродинамику (CFD), методы конечных элементов (FEM), моделирование климатических и физических процессов, где важна высокая производительность FP64 и возможность масштабирования по GPU.
• Применяется в задачах геофизики и сейсморазведки, таких как миграция по полному волновому полю и сейсмическая инверсия, где обрабатываются большие объёмы данных, а скорость расчёта критична для оперативной интерпретации.
• Эффективна в финансовых вычислениях и риск-аналитике: Монте-Карло моделирование, оценка деривативов, стресс-тестирование портфелей и другие задачи, где требуются интенсивные расчёты и высокая надёжность данных за счёт ECC-памяти.
• Может использоваться в биоинформатике и вычислительной химии, включая моделирование молекулярной динамики, анализ структуры белков и геномные вычисления, где двухчиповая конфигурация и 24 ГБ памяти дают преимущество при работе с крупными моделями.
• Подходит для задач визуализации результатов вычислений и постобработки научных данных, когда GPU используется как вычислительный сопроцессор без вывода изображения, а подготовленные данные передаются в специализированные системы визуализации.

Совместимость

Ускоритель NVIDIA Tesla K80 разработан для интеграции в корпоративные серверные платформы и кластерные решения, поддерживающие установку высокопроизводительных GPU в форм-факторе двухслотовых PCIe-карт. Конструктивные и электрические параметры платы учитывают требования типичных серверных шасси, включая наличие слотов PCIe 3.0 x16, поддержку 300-ваттных GPU и соответствующую схему питания с использованием 8-контактного разъёма EPS12V.

• Ускоритель протестирован на совместимость с серверными платформами: Dell PowerEdge, включая модели, официально поддерживающие установку Tesla K80 для задач HPC и машинного обучения в составе GPU-узлов.
• Поддерживается в серверных системах HPE ProLiant, где доступны конфигурации с несколькими слотами PCIe для GPU и усиленной системой охлаждения, ориентированные на использование ускорителей NVIDIA Tesla.
• Совместим с серверными платформами Supermicro, предлагающими специализированные GPU-серверы и шасси с высокой плотностью размещения ускорителей, рассчитанные на установку Tesla K80 и других карт семейства Tesla.
• Может использоваться и в других серверных системах, сертифицированных под NVIDIA Tesla, при условии соблюдения требований к питанию, охлаждению и конфигурации BIOS, указанных в документации к Tesla K80 и платформам-носителям.

Надёжность и эксплуатация в ЦОД

NVIDIA Tesla K80 изначально спроектирована с учётом требований центров обработки данных, где критичны круглосуточная работа, предсказуемое тепловое поведение и высокий уровень отказоустойчивости. Пассивная система охлаждения ориентирована на использование в стойках с контролируемым воздушным потоком, что уменьшает количество подвижных элементов в непосредственной близости к GPU и повышает общую надёжность решения.

Поддержка ECC-памяти для обоих GPU и развитая система мониторинга параметров (температуры, энергопотребления и т.п.) позволяют операторам ЦОД отслеживать состояние ускорителей и предотвращать возможные отказы на ранней стадии. Теплопакет в 300 Вт и использование 8-контактного разъёма EPS12V учитываются при проектировании серверных платформ, что позволяет обеспечить стабильное питание и корректный тепловой режим даже в конфигурациях с несколькими Tesla K80 на сервер. Благодаря интеграции с экосистемой CUDA и широкому перечню поддерживаемых серверных платформ, Tesla K80 остаётся проверенным решением для инфраструктур, ориентированных на архитектуру Kepler и требующих высокой плотности вычислительных ресурсов на один узел.