Windows 7與CUDA架構的相容性測試

圖形巨頭NVIDIA推出的GPU通用計算技術CUDA相信大家都有所瞭解，然而隨著Windows 7逐漸成為熱門的關注對象，有一部分人對Windows 7是否支援CUDA、能否很好的支援CUDA產生了質疑。原因很直接——因為Windows 7支援微軟自家的Direct compute!

但事實真的是這樣嗎?今天，筆者就再一次針對CUDA的概念、架構等進行剖析，並且分別在Windows Vista與Windows 7作業系統上對CUDA效能進行對比測試，以達到撥亂反正的效果。

在進行正式的對比評測之前，我們首先必須要瞭解CUDA到底是什麼?而筆者也發現正是因為很多人沒有對CUDA進行真正準確客觀的瞭解，才導致了對CUDA和Direct Compute的誤解。我們先來看看NVIDIA官方如何解釋CUDA這個概念：

CUDA是一種由NVIDIA推出的通用並行計算架構，該架構使GPU能夠解決複雜的計算問題。它包含了CUDA指令集架構(ISA)以及GPU內部的並行計算引擎。開發人員現在可以使用C語言來為CUDA架構編寫程式，C語言是應用最廣泛的一種進階程式設計語言。所編寫出的程式於是就可以在支援CUDA的處理器上以超高效能運行。將來還會支援其它語言，包括FORTRAN以及C++。

NVIDIA提供的CUDA開發包中的C語言編譯器版本更新很快

可以看到，CUDA真正意義上來說是一種通用並行計算架構，但又包含了CUDA指令集架構和GPU內部的並行計算引擎。就如同CPU的情況一樣，X86的架構也包含ISA和執行指令的硬體架構。各種應用程式都基於這個架構進行開發並在此上運行。可以說CUDA架構的GPU是圖形渲染架構與並行計算架構的合體!

CUDA本意就是一種架構，但很多人認為CUDA是一種語言、或者是開發平台，這可能跟NVIDIA最初的宣傳、推廣策略有關係。在CUDA架構誕生之初(GeForce 8時代)，尚不存在專門針對GPU並行計算的開發平台以及程式設計語言，因此NVIDIA必須給程式員提供一種簡單、易上手、並且完整的軟體開發解決方案，這樣NVIDIA所發布的CUDA包當中就包括了針對GPU的C語言編譯器、錯誤修正器/制模器、專用驅動和標準函數庫等。

除了支援自家C語言編譯器之外，更多的語言及API都能運行在CUDA架構

上圖就很好的反映出了CUDA與應用程式介面(API)以及各種語言編譯器的關係，其中的DX11計算也就是Direct Compute，可以看出CUDA架構和Direct Compute並無衝突。包括CUDA自家編譯器所採用的C語言擴充、OpenCL應用程式介面、Fortran甚至C++等都可以運行在CUDA架構之上，未來CUDA還將支援更多的語言。在整個產業的共同推動下，GPU計算可謂是前途無量!

實際上，在微軟的一份Direct Compute宣傳PPT中，我們也可以看到Direct Compute是完全建立在符合統一渲染架構GPU的基礎之上的。實際上，從DirectX 10開始，NVIDIA和AMD紛紛淡化管線和頂點的概念，就是為了使得流處理器可以執行更多非3D的應用，而如今微軟推出的Direct Compute，無疑對GPU通用計算應用有很大的推動性。

理清了CUDA以及Direct Compute的關係，我們來進入測試階段，看看Windows 7中的Direct Compute到底對NVIDIA CUDA有沒有影響，再一次驗證Direct Compute到底和CUDA是否存在衝突與競爭的關係。

本次我們採用封裝介面為LGA1156的i7搭配剛剛發布的P55主板進行測試，顯卡採用Inno3D推出的iChill-GTX260+金牛典藏版 ，並分別在不支援Direct Compute的Windows Vista作業系統和支援Direct Compute的Windows 7作業系統下進行對比。其中Windows Vista為64Bit，Windows 7為32Bit。

測試程式我們選擇了三個最具代表性的CUDA軟體，分別為國產轉碼軟體MediaCoder、CyberLink推出的視頻編輯軟體Power Director(威力導演)以及大家非常熟悉的轉碼軟體Badaboom，並分別以同樣的方法在Windows Vista和Windows 7下進行測試。

Badaboom是NVIDIA聯合Elemetal製作的Geforce GPU視頻轉碼工具，在CUDA標準推出初期，這技術是唯一一款支援CUDA加速的視頻轉碼軟體，通過這款軟體可以直接利用CUDA加速給iphone、 iTouch、PSP、Apple TV等多種裝置轉換視頻。目前，該軟體最新版本為1.2.1。

本次測試所採用的片源為電影《X戰警3》的一個長達11分鐘的預告片，原解析度為1920×1080，在本次測試中我們將其轉換成720P的MP4格式，以下分別是在Windows Vista和Windows 7下的效能截圖：

Windows Vista下：轉換時間為5分23秒