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GPU 芯片与系统专业术语表

缩写 / 术语 英文全称 核心释义
SM Streaming Multiprocessor 流式多处理器,GPU 核心计算引擎,包含 Warp 调度器、寄存器堆与算术流水线
CU Compute Unit AMD GPU 架构中的核心计算单元,等效于 NVIDIA 的 SM
SIMT Single Instruction, Multiple Threads 单指令多线程执行模型,硬件将多线程聚合成 Warp 锁步执行
Warp Warp (32 Threads) 硬件指令发射与调度的最小线程束(NVIDIA 32 线程,AMD Wavefront 32/64 线程)
Warp Divergence Warp Branch Divergence 分支分化,Warp 内部线程进入不同条件分支导致硬件串行执行与掩码屏蔽
ITS Independent Thread Scheduling 独立线程调度,每个线程独立维护 PC 与调用栈,提升复杂控制流执行灵活性
Scoreboard Scoreboard Hazard Tracker 硬件记分板,追踪寄存器 RAW 数据依赖与未就绪访存状态
Occupancy Warp Occupancy SM 活跃 Warp 数量占硬件物理最大容量的百分比,评估延迟隐藏能力
Register Spill Register Spill to Local Memory 寄存器溢出,局部变量超过寄存器上限被编译器迫降写回 Local Memory (显存)
Local Memory Thread Local Memory 逻辑上的每线程私有内存,物理上映射在外部显存中,由 L1/L2 缓存
Shared Memory Shared Memory (SRAM) SM 内部由程序员显式控制的片上高速暂存 SRAM,供同一个 Block 线程共享
Bank Conflict Shared Memory Bank Conflict 多个线程同时访问 Shared Memory 同一 Bank 的不同地址导致的串行访问延迟
Coalescing Global Memory Coalescing 访存合并,将 Warp 内 32 个线程的连续显存访问合并为单次 128-byte 事务
Tensor Core Tensor Core (MMA Engine) 专用于稠密矩阵乘累加(\(D = A imes B + C\))的高吞吐硬件计算引擎
SFU Special Function Unit 特殊函数单元,用于快速硬件逼近 sincosexprsqrt 等非线性函数
HBM High Bandwidth Memory 高带宽显存,通过 3D TSV 硅通孔垂直堆叠 DRAM Die,提供数 TB/s 极致带宽
CoWoS Chip-on-Wafer-on-Substrate TSMC 2.5D 晶圆级封装技术,将 GPU 计算 Die 与 HBM 堆叠在中介层上
TSV Through-Silicon Via 硅通孔,垂直穿透硅晶圆实现高密度芯片间电气互连的微通道
GDDR Graphics Double Data Rate SDRAM 显存专用的高速板载表面贴装 DDR 颗粒(如 GDDR6X、GDDR7)
PAM4 4-Level Pulse Amplitude Modulation 4 电平脉冲幅度调制,单个时钟周期传输 2 个 bit,成倍提升高速 SerDes 速率
NoC Network on Chip 片上网络,连接数百个 SM、L2 Cache 切片与显存控制器的全互联总线矩阵
Point of Coherence Point of Coherence (PoC) 全系统数据达成一致性的体系结构汇聚点(GPU 中通常为全局统一 L2 Cache)
Atomic RMW Atomic Read-Modify-Write 硬件原子读改写操作,由 L2 Cache 控制器内部 ALU 直接执行以消除总线拥塞
MMU Memory Management Unit GPU 内部硬件内存管理单元,负责虚拟地址(VA)到物理地址(PA)的翻译与保护
TLB Translation Lookaside Buffer GPU 旁路快表,多级缓存虚拟页表项(Micro-TLB + Main-TLB)
UVM Unified Virtual Memory 统一虚拟内存,支持 CPU 与 GPU 共享单一连续指针空间并按需动态按页迁移
HMM Heterogeneous Memory Management Linux 内核主线异构内存管理框架,支持 GPU 直接镜像访问 CPU 匿名内存页
ATS Address Translation Services PCIe 硬件地址转换服务协议,允许 GPU 端点直接向 Host IOMMU 请求地址解析
PASID Process Address Space ID PCIe 事务携带的进程地址空间标识符,实现多进程 GPU 虚拟内存安全隔离
PRI Page Request Interface PCIe 缺页请求接口,允许 GPU 硬件触发 Host OS 缺页中断并将数据加载入内存
BAR Base Address Register PCIe 配置空间基地址寄存器,将 GPU 寄存器(BAR0)与显存(BAR1)映射入 Host PA
ReBAR Resizable BAR / Smart Access Memory 可重设大小的 BAR,允许 Host CPU 64-bit 线性直通映射 GPU 全部物理显存
Doorbell Hardware Doorbell Register 硬件门铃寄存器,软件写入新任务尾指针直接唤醒硬件取指,实现零系统调用提交
PushBuffer Command PushBuffer / Ring Buffer 任务提交环形缓冲区,存放 UMD 打包的 GPU 机器指令与上下文参数
KMD Kernel Mode Driver 内核态驱动,负责物理显存分配、中断注册、电源状态管理与 GPU 异常复位
UMD User Mode Driver 用户态驱动(如 libcuda.so),负责算子编译、内存池化分配与 PushBuffer 组包
DRM Direct Rendering Manager Linux 内核官方图形与算力驱动子系统框架
KMS Kernel Mode Setting Linux DRM 中负责显示分辨率、图层合成与接口输出的模式设置子系统
GEM Graphics Execution Manager Linux DRM 中的显存对象管理器,负责 Buffer 分配与跨进程共享
DMA-BUF DMA Buffer Sharing Linux 内核跨驱动(GPU、网卡、VPU、Display)零拷贝共享物理内存的标准机制
PTX Parallel Thread Execution GPU 虚拟机器指令集,由 NVCC 生成,具备跨 GPU 硬件代际的向前兼容性
SASS Streaming Assembler 对应特定 GPU 物理微架构芯片的底层原生机器二进制指令集
NVLink NVIDIA High-Speed GPU Interconnect GPU 专有片间高速互联协议,提供单卡 900GB/s~1.8TB/s 远超 PCIe 的点对点带宽
NVSwitch NVSwitch Fabric Chip 独立的 NVLink 交叉交换芯片,构建 8 卡至数百卡无阻塞 Fat-Tree 互联网络
Infinity Fabric AMD Infinity Fabric AMD 芯片内与芯片间统一高速相干互联架构
Copy Engine Copy Engine / DMA Engine GPU 独立于计算核心的硬件 DMA 搬运引擎,支持 H2D、D2H、P2P 三向并发
GPUDirect RDMA GPUDirect Remote DMA 允许 RDMA 网卡绕过 Host CPU 内存直接通过 PCIe P2P 读写 GPU 显存的零拷贝技术
GPUDirect Storage GPUDirect Storage (GDS) 允许 NVMe SSD 绕过 Host 操作系统 Page Cache 直接与 GPU 显存通信的技术
CUDA Stream CUDA Stream GPU 任务异步发射执行队列,不同非阻塞 Stream 在硬件级别并发重叠执行
CUDA Graph CUDA Graph 预先烘焙算子依赖拓扑图,单次提交整张图消除 CPU Launch 驱动下发开销
DVFS Dynamic Voltage and Frequency Scaling 动态电压与频率调节,根据负载毫秒级调控 Core Clock 与供电电压
AVFS Adaptive Voltage and Frequency Scaling 自适应电压调节,片内集成环形振荡器按工艺角与温度实时校准最佳工作电压
PMU Power Management Unit 片内独立运行的安全微控制器固件,监控电流/电压/温度并执行 PID 调频
Power Capping Dynamic Power Capping 动态功耗封顶,严格限制芯片整卡功耗不超过设定阈值(如 300W)以防跳闸
TDP Thermal Design Power 热设计功耗,散热系统所必须能够有效散发的最大持续发热量
Thermal Throttling Thermal Throttling Protection 过温降频保护,当温度超过安全阈值(如 88°C)时强制降频降压防止烧毁
Rasterizer Hardware Rasterizer 硬件光栅化器,将 3D 几何多边形顶点离散化为屏幕 2D 像素片段
RT Core Ray Tracing Core 光线追踪核心,包含硬件 BVH 树遍历与 Ray-Triangle 相交测试加速电路
BVH Bounding Volume Hierarchy 层次包围盒,用于加速 3D 场景中光线与物体相交查询的树状空间结构
NVENC / NVDEC Hardware Video Encoder / Decoder 独立于 SM 核心的硬件音视频编解码器,支持 H.264/HEVC/AV1 格式硬解
Display Engine Display Engine / Controller 显示引擎,负责 Framebuffer 扫描、色彩空间转换与 DP/HDMI 物理信号输出
DSC Display Stream Compression 显示流无损压缩算法,在有限接口带宽下传输超高分辨率与超高刷新率画面
Roofline Model Roofline Performance Model 理论性能评估模型,以算术强度判断算子瓶颈属于 Memory-Bound 还是 Compute-Bound
Arithmetic Intensity Operational / Arithmetic Intensity 算术强度,算子每访问 1 字节显存所执行的浮点运算次数(FLOPs/Byte)
MFU Model FLOPs Utilization 模型浮点算力利用率,实际吞吐算力占硬件理论峰值算力的百分比
HFU Hardware FLOPs Utilization 硬件浮点算力利用率,计入重计算(Activation Recomputation)后的硬件利用率
Xid NVIDIA Driver Error Code GPU 内核驱动向系统日志报告的硬件与系统级严重故障分类错误码
Hang GPU Engine Hang GPU 硬件执行死锁或陷入无限循环,触发驱动 Watchdog 定时器超时复位
AER Advanced Error Reporting PCIe 高级错误上报协议,精确定位 PCIe 物理层/数据链路层不可纠正错误
ECC Error-Correcting Code 纠错码,SRAM 采用 SECDED 校验,HBM 采用 On-Die + Link ECC 保护
SECDED Single Error Correction, Double Error Detection 单错纠正、双错检测硬件纠错电路
Row Remapping DRAM Row Remapping 显存坏行重映射,硬件自动将发生故障的 DRAM 行替换为备用冗余行
NCCL NVIDIA Collective Communications Library 多 GPU 分布式集合通信库,针对 NVLink 与 PCIe 深度优化
Ring AllReduce Ring AllReduce Algorithm 环形集合通信算法,数据按 Ring 传递 \(2(N-1)\) 步完成跨卡规约与广播
Tree AllReduce Double Binary Tree AllReduce 双二叉树通信算法,在小数据量下将通信跳数降至 \(2\log_2 N\),降低时延
TP Tensor Parallelism 张量模型并行(如 Megatron-LM),将单个矩阵权重切分在同机多卡间计算
PP Pipeline Parallelism 流水线模型并行,将模型不同网络层按顺序切分在跨节点 GPU 上执行(1F1B)
DP Data Parallelism 数据并行,不同 GPU 处理不同 Batch 数据,反向传播聚合梯度(DDP / FSDP)
ZeRO Zero Redundancy Optimizer 零冗余优化器,将模型参数、梯度和优化器状态分片消除冗余(ZeRO-1/2/3)
RoCEv2 RDMA over Converged Ethernet v2 基于标准三层 UDP/IP 以太网运行的无损远程直接内存访问协议
PFC Priority-based Flow Control 基于优先级的以太网流控机制,在队列接近溢出时向上游发送 Pause 帧实现无丢包
ECN Explicit Congestion Notification 显式拥塞通知,交换机在队列排队时打标 IP 包头,触发源端主动降速
InfiniBand InfiniBand (IB) 专用超高性能无损集群互联网络架构,支持端到端纳秒级硬件 RDMA 与 SHARP 算网融合
SHARP Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol 可扩展分层聚合协议,由 InfiniBand 交换机直接在网络芯片内执行 AllReduce 规约
SR-IOV Single Root I/O Virtualization 单根 I/O 虚拟化,硬件直接将单个物理 GPU 虚拟化为多个独立 PCIe 虚拟功能 (VF)
MIG Multi-Instance GPU 多实例 GPU,在物理层面对 SM、L2 Cache 和 HBM 控制器进行物理硬件级硬隔离
TEE Trusted Execution Environment 可信执行环境,在 GPU 内部提供硬件级机密计算隔离与显存实时加密