23.5.1。選擇服務器

通常不需要購買具有許多線程的高端 CPU，因為大部分計算都發生在 GPU 上。也就是說，由于 Python 中的全局解釋器鎖 (GIL)，在我們擁有 4-8 個 GPU 的情況下，CPU 的單線程性能可能很重要。在所有條件相同的情況下，這表明內核數量較少但時鐘頻率較高的 CPU 可能是更經濟的選擇。例如，在 6 核 4 GHz 和 8 核 3.5 GHz CPU 之間進行選擇時，前者更可取，盡管其總速度較低。一個重要的考慮因素是 GPU 使用大量功率，因此會散發大量熱量。這需要非常好的散熱和足夠大的機箱來使用 GPU。如果可能，請遵循以下準則：

1. 電源。GPU 使用大量電力。每個設備最高 350W 的預算（檢查顯卡的峰值需求而不是典型需求，因為高效代碼會消耗大量能源）。如果您的電源不能滿足需求，您會發現您的系統變得不穩定。

2. 機箱尺寸。GPU 很大，輔助電源連接器通常需要額外的空間。另外，大機箱更容易散熱。

3. 顯卡散熱。如果您有大量 GPU，則可能需要投資水冷。此外，即使風扇較少，也要以參考設計為目標，因為它們足夠薄，可以在設備之間引入空氣。如果您購買多風扇 GPU，安裝多個 GPU 時它可能太厚而無法獲得足夠的空氣，并且您會遇到熱節流問題。

4. PCIe 插槽。將數據移入和移出 GPU（以及在 GPU 之間交換數據）需要大量帶寬。我們推薦 16 通道的 PCIe 3.0 插槽。如果安裝多個 GPU，請務必仔細閱讀主板說明以確保 16× 當同時使用多個 GPU 并且您獲得 PCIe 3.0 而不是 PCIe 2.0 用于額外插槽時，帶寬仍然可用。一些主板降級到8×甚至4×安裝多個 GPU 時的帶寬。這部分是由于 CPU 提供的 PCIe 通道數量。

簡而言之，這里有一些構建深度學習服務器的建議：

• 初學者。購買低功耗的低端 GPU（適合深度學習的廉價游戲 GPU 使用 150-200W）。如果幸運的話，您當前的計算機將支持它。

• 1 個顯卡。具有 4 核的低端 CPU 就足夠了，大多數主板就足夠了。瞄準至少 32 GB DRAM 并投資 SSD 用于本地數據訪問。600W的電源應該足夠了。買一個有很多風扇的 GPU。

• 2 個 GPU。具有 4-6 個內核的低端 CPU 就足夠了。瞄準 64 GB DRAM 并投資購買 SSD。兩個高端 GPU 需要大約 1000W 的功率。在主板方面，確保它們有 兩個PCIe 3.0 x16 插槽。如果可以，獲得一塊在 PCIe 3.0 x16 插槽之間有兩個可用空間（60 毫米間距）的主板，以提供額外的空氣。在這種情況下，購買兩個風扇很多的 GPU。

• 4 個 GPU。確保購買單線程速度相對較快（即時鐘頻率較高）的 CPU。您可能需要具有更多 PCIe 通道的 CPU，例如 AMD Threadripper。您可能需要相對昂貴的主板來獲得 4 個 PCIe 3.0 x16 插槽，因為它們可能需要一個 PLX 來復用 PCIe 通道。購買具有參考設計的狹窄 GPU，讓空氣進入 GPU 之間。您需要一個 1600–2000W 的電源，而您辦公室的插座可能不支持。該服務器可能會運行得很吵很熱。你不希望它在你的辦公桌下。建議使用 128 GB 的 DRAM。獲取用于本地存儲的 SSD（1–2 TB NVMe）和一組 RAID 配置的硬盤來存儲您的數據。

• 8 個 GPU。您需要購買帶有多個冗余電源的專用多 GPU 服務器機箱（例如，每個電源 1600W 的 2+1）。這將需要雙插槽服務器 CPU、256 GB ECC DRAM、快速網卡（推薦 10 GBE），并且您需要檢查服務器是否支持GPU 的物理外形。消費類 GPU 和服務器 GPU 之間的氣流和布線布局存在顯著差異（例如，RTX 2080 與 Tesla V100）。這意味著您可能無法在服務器中安裝消費類 GPU，因為電源線間隙不足或缺少合適的線束（正如其中一位合著者痛苦地發現的那樣）。

23.5.2。選擇 GPU

目前，AMD和NVIDIA是專用GPU的兩大主要廠商。NVIDIA率先進入深度學習領域，通過CUDA為深度學習框架提供更好的支持。因此，大多數買家選擇 NVIDIA GPU。

NVIDIA 提供兩種類型的 GPU，針對個人用戶（例如，通過 GTX 和 RTX 系列）和企業用戶（通過其 Tesla 系列）。這兩種類型的 GPU 提供了相當的計算能力。但是，企業級用戶GPU普遍采用（被動）強制散熱、更大內存、ECC（糾錯）內存。這些 GPU 更適合數據中心，通常成本是消費級 GPU 的十倍。

如果您是一家擁有 100 多臺服務器的大公司，您應該考慮使用 NVIDIA Tesla 系列或使用云中的 GPU 服務器。對于擁有 10 臺以上服務器的實驗室或中小型公司，NVIDIA RTX 系列可能最具成本效益。您可以購買帶有 Supermicro 或 Asus 機箱的預配置服務器，這些機箱可以高效地容納 4-8 個 GPU。

GPU 供應商通常每隔一到兩年發布一次新一代產品，例如 2017 年發布的 GTX 1000（帕斯卡）系列和 2019 年發布的 RTX 2000（圖靈）系列。每個系列都提供幾種不同的型號，提供不同的性能水平。GPU 性能主要是以下三個參數的組合：

1. 計算能力。通常我們尋找 32 位浮點計算能力。16 位浮點訓練（FP16）也正在進入主流。如果你只對預測感興趣，你也可以使用 8 位整數。最新一代的圖靈 GPU 提供 4 位加速。不幸的是，目前訓練低精度網絡的算法還沒有普及。

2. 內存大小。隨著您的模型變大或訓練期間使用的批次變大，您將需要更多 GPU 內存。檢查 HBM2（高帶寬內存）與 GDDR6（圖形 DDR）內存。HBM2 更快但更昂貴。

3. 內存帶寬。只有當您有足夠的內存帶寬時，您才能充分利用您的計算能力。如果使用 GDDR6，請尋找寬內存總線。

對于大多數用戶來說，看算力就夠了。請注意，許多 GPU 提供不同類型的加速。例如，NVIDIA 的 TensorCores 將一部分算子加速了 5×. 確保您的圖書館支持這一點。GPU 內存應不少于 4 GB（8 GB 更好）。盡量避免將 GPU 也用于顯示 GUI（改為使用內置圖形）。如果無法避免，請添加額外的 2 GB RAM 以確保安全。

圖 23.5.1比較了各種 GTX 900、GTX 1000 和 RTX 2000 系列型號的 32 位浮點計算能力和價格。價格是在維基百科上找到的建議價格。

圖 23.5.1浮點計算能力和價格比較。

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