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作者:icspec官方賬号

■ GPU是什麼?

圖形處理器(Graphics Processing Unit,縮寫:GPU),又稱顯示核心、視覺處理器、顯示晶片,是一種專門在個人電腦、工作站、遊戲機和一些移動裝置(如平闆電腦、智能手機等)上圖像運算工作的微處理,是顯示卡或GPU卡的“心髒”。

■ GPU的工作原理

GPU的工作通俗的來說就是完成3D圖形的生成,将圖形映射到相應的像素點上,對每個像素進行計算确定最終顔色并完成輸出。

GPU的工作原理流程如下:

1. GPU包含多個核心,每個核心都可以獨立執行指令。

2. 每個核心具有自己的存儲器,用于存儲指令和資料。

3. GPU會接收來自CPU的指令,并把它們分發到多個核心中進行處理。

4. GPU會把處理後的資料傳輸回 CPU,以便CPU可以使用它。

5. GPU的性能取決于其内部的核心數量、時鐘頻率以及RAM容量。

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■ GPU和CPU之間的差別

了解 GPU 和 CPU 之間差別的一種簡單方式是比較它們如何處理任務。CPU 由專為順序串行處理而優化的幾個核心組成,而 GPU 則擁有一個由數以千計的更小、更高效的核心(專為同時處理多重任務而設計)組成的大規模并行計算架構。

CPU是一個有多種功能的優秀上司者。它的優點在于排程、管理、協調能力強,計算能力則位于其次。而GPU相當于一個接受CPU排程的“擁有大量計算能力”的員工。

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GPU可以利用多個CUDA核心來做并行計算,而CPU隻能按照順序進行串行計算,同樣運作3000次的簡單運算,CPU需要3000個時鐘周期,而配有3000個CUDA核心的GPU運作隻需要1個時鐘周期。

簡而言之,CPU擅長統領全局等複雜操作,GPU擅長對大資料進行簡單重複操作。CPU是從事複雜腦力勞動的教援,而GPU是進行大量并行計算的體力勞動者。

那麼,GPU和CPU的具體差別有哪些呢?

1、計算量比較

CPU:計算量小,原理:隻有4個運算單元;

GPU:計算量大,原理:有1000個運算單元。

2、計算複雜度比較:

CPU:可計算複雜的運算,比如積分微分,4個運算單元都屬于專家級别;

GPU:隻可以計算簡單的1+1算術題,不能計算複雜的微分積分,1000個運算單元屬于國小生水準。

3、對于單個積分微分的計算速度比較

CPU:較快。原理:單線程計算(比如機器人運動控制),單個晶片性能強勁,計算能力強,能計算出來。

GPU:較慢,甚至可能計算不了;原理:單個晶片性能弱,計算能力弱,可能算不出來,或速度很慢。

4、對于多個1+1算術題的計算速度比較

CPU:速度較慢。因為計算原理是:先算第1題, 再算第2題,總時間為【T1+T2+T3>>>+T1000(也就是1000個算術題消耗時間的累加])】

GPU:速度很快。因為計算原理是:可同時計算1000道算術題,總時間為【max(T1,T2,T3...T1000)(也就是1000個算術題消耗時間中的最大值)】

5、形象比喻

GPU:計算量大,但沒什麼技術含量,而且要重複很多很多次。就像你有個工作需要算幾億次一百以内加減乘除一樣,最好的辦法就是雇上幾十個國小生一起算,一人算一部分,反正這些計算也沒什麼技術含量,純粹體力活而已。

CPU:像老教授,積分微分都會算,就是工資高,一個老教授資頂二十個國小生,你要是富士康你雇哪個?GPU就是這樣,用很多簡單的計算單元去完成大量的計算任務,純粹的人海戰術。

6、适用場景CPU:

适合需要前後計算步驟嚴密關聯的計算場景。這些任務涉及到“流”的問題,必須先計算完第一步,再去計算第二步;比如你去相親,雙方看着順眼才能繼續發展。總不能你這邊還沒見面呢,那邊找人把證都給領了。這種比較複雜的問題都是CPU來做的,生活中大部分用的都是CPU,例如武器裝備運動控制、個人電腦使用等

GPU:适合前後計算步驟無依賴性,互相獨立的計算場景。很多涉及到大量計算的問題基本都有這種特性,比如你說的破解密碼,挖礦和很多圖形學的計算。這些計算可以分解為多個相同的簡單小任務,每個任務就可以分給一個國小生去做。

■ 全球GPU廠商 Top 30

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