未來CPU+GPU的應用發(fā)展如何？

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)?a href="/tags/CPU" target="_blank">CPU和GPU的有關報道，通過閱讀這篇文章，大家可以對它具備清晰的認識，主要內容如下。

一、CPU

CPU出現于大規(guī)模集成電路時代，處理器架構設計的迭代更新以及集成電路工藝的不斷提升促使其不斷發(fā)展完善。從最初專用于數學計算到廣泛應用于通用計算，從4位到8位、16位、32位處理器，最后到64位處理器，從各廠商互不兼容到不同指令集架構規(guī)范的出現，CPU自誕生以來一直在飛速發(fā)展。

在計算機體系結構中，CPU是對計算機的所有硬件資源(如存儲器、輸入輸出單元) 進行控制調配、執(zhí)行通用運算的核心硬件單元。CPU是計算機的運算和控制核心。計算機系統(tǒng)中所有軟件層的操作，最終都將通過指令集映射為CPU的操作。

二、圖形處理器GPU

圖形處理器是顯示卡的“心臟”，也就相當于CPU在電腦中的作用，它決定了該顯卡的檔次和大部分性能，同時也是2D顯示卡和3D顯示卡的區(qū)別依據。2D顯示芯片在處理3D圖像和特效時主要依賴CPU的處理能力，稱為“軟加速”。3D顯示芯片是將三維圖像和特效處理功能集中在顯示芯片內，也即所謂的“硬件加速”功能。顯示芯片通常是顯示卡上最大的芯片(也是引腳最多的)。現在市場上的顯卡大多采用NVIDIA和AMD兩家公司的圖形處理芯片。

GPU就是能夠從硬件上支持T&L(Transform and Lighting，多邊形轉換與光源處理)的顯示芯片，因為T&L是3D渲染中的一個重要部分，其作用是計算多邊形的3D位置和處理動態(tài)光線效果，也可以稱為“幾何處理”。一個好的T&L單元，可以提供細致的3D物體和高級的光線特效;只不過大多數PC中，T&L的大部分運算是交由CPU處理的(這就也就是所謂的軟件T&L)，由于CPU的任務繁多，除了T&L之外，還要做內存管理、輸入響應等非3D圖形處理工作，因此在實際運算的時候性能會大打折扣，常常出現顯卡等待CPU數據的情況，其運算速度遠跟不上今天復雜三維游戲的要求。即使CPU的工作頻率超過1GHz或更高，對它的幫助也不大，由于這是PC本身設計造成的問題，與CPU的速度無太大關系。

三、未來CPU+GPU的應用發(fā)展如何?

當CPU和GPU協(xié)同工作時，因為 CPU 包含幾個專為串行處理而優(yōu)化的核心，而 GPU 則由數以千計更小、更節(jié)能的核心組成，這些核心專為提供強勁的并行運算性能而設計。程序的串行部分在 CPU 上運行，而并行部分則在 GPU上運行。GPU 已經發(fā)展到成熟階段，可輕松執(zhí)行現實生活中的各種應用程序，而且程序運行速度已遠遠超過使用多核系統(tǒng)時的情形。因此，CPU和GPU的結合剛好可以解決深度學習模型訓練在CPU上耗時長的問題，提升深度學習模型的訓練效率。

隨著CPU與GPU的結合，其相較于單獨CPU與GPU的應用場景也不斷拓寬。

第一，CPU+GPU架構適用于處理高性能計算。伴隨著高性能計算類應用的發(fā)展，驅動算力需求不斷攀升，但目前單一計算類型和架構的處理器已經無法處理更復雜、更多樣的數據。數據中心如何在增強算力和性能的同時，具備應對多類型任務的處理能力，成為全球性的技術難題。CPU+GPU的異構并行計算架構作為高性能計算的一種主流解決方案，受到廣泛關注。

第二，CPU+GPU架構適用于處理數據中心產生的海量數據。數據爆炸時代來臨，使用單一架構來處理數據的時代已經過去。比如：個人互聯網用戶每天產生約1GB數據，智能汽車每天約50GB，智能醫(yī)院每天約3TB數據，智慧城市每天約50PB數據。數據的數量和多樣性以及數據處理的地點、時間和方式也在迅速變化。無論工作任務是在邊緣還是在云中，不管是人工智能工作任務還是存儲工作任務，都需要有正確的架構和軟件來充分利用這些特點。

第三，CPU+GPU架構可以共享內存空間，消除冗余內存副本來改善問題。在此前的技術中，雖然GPU和CPU已整合到同一個芯片上，但是芯片在運算時要定位內存的位置仍然得經過繁雜的步驟，這是因為CPU和GPU的內存池仍然是獨立運作。為了解決兩者內存池獨立的運算問題，當CPU程式需要在GPU上進行部分運算時，CPU都必須從CPU的內存上復制所有的資料到GPU的內存上，而當GPU上的運算完成時，這些資料還得再復制回到CPU內存上。然而，將CPU與GPU放入同一架構，就能夠消除冗余內存副本來改善問題，處理器不再需要將數據復制到自己的專用內存池來訪問/更改該數據。統(tǒng)一內存池還意味著不需要第二個內存芯片池，即連接到CPU的DRAM。

因此，通過CPU+GPU異構并行計算架構組成的服務器，正成為服務器市場中的一匹黑馬?，F在已有多家芯片廠商開始跟進。

最后，小編誠心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對小編來說都是莫大的鼓勵和鼓舞。希望大家對CPU和GPU已經具備了初步的認識，最后的最后，祝大家有個精彩的一天。