GPU和CPU在并行計算方面有什么區(qū)別？

在這篇文章中，小編將對CPU和GPU的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進(jìn)對CPU和GPU的了解程度，和小編一起來閱讀以下內(nèi)容吧。

一、CPU

對于CPU來說，可將其看作一個規(guī)模較大的集成電路，其主要任務(wù)是加工和處理各種數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)計算機的儲存容量相對較小，其對大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理過程中具有一定難度，且處理效果相對較低。隨著我國信息技術(shù)水平的迅速發(fā)展，隨之出現(xiàn)了高配置的處理器計算機，將高配置處理器作為控制中心，對提高計算機CPU的結(jié)構(gòu)功能發(fā)揮重要作用。中央處理器中的核心部分就是控制器、運算器，其對提高計算機的整體功能起著重要作用，能夠?qū)崿F(xiàn)寄存控制、邏輯運算、信號收發(fā)等多項功能的擴散，為提升計算機的性能奠定良好基礎(chǔ)。

二、GPU

GPU 是加速繪圖的處理器，關(guān)于它如何繪制一張圖片。這里引入《說透芯片》中的一段文字：

在 GPU 處理圖像，特別是 3D 圖像的時候，倒不是一個像素一個像素處理的，而是把 3D 圖形轉(zhuǎn)換成可以在 2D 屏幕上展現(xiàn)出來的，由頂點構(gòu)成的無數(shù)個三角形。然后，根據(jù)每個三角形的三個頂點，把這個三角形所覆蓋區(qū)域換算成像素，然后再做顏色效果，基本上就得到了屏幕上的最終效果。下面是用 GPU 處理一個 3D 桌子圖像的繪制示意圖，你大概可以理解這個處理過程。

三、GPU和CPU在并行計算方面有什么區(qū)別?

GPU： GPU是高度并行化的硬件，具有大量的小型處理單元(CUDA核心或流處理器)，每個核心可以同時執(zhí)行不同的指令。這使得GPU非常適合并行計算任務(wù)，例如圖形渲染、深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練和科學(xué)計算。GPU擁有大量的并行處理單元(核心)，每個處理單元可以同時執(zhí)行指令。如NVIDIA的Turing架構(gòu)具有數(shù)千個并行處理單元，也稱為CUDA核心。其次，GPU采用分層的內(nèi)存架構(gòu)，包括全局內(nèi)存、共享內(nèi)存、本地內(nèi)存和常量內(nèi)存等。這些內(nèi)存類型用于緩存數(shù)據(jù)，以減少對全局內(nèi)存的訪問延遲。另外，GPU利用硬件進(jìn)行線程調(diào)度和執(zhí)行，保持高效率。在NVIDIA的GPU中，線程以warp(32個線程)的形式進(jìn)行調(diào)度和執(zhí)行。此外，還擁有一些特殊的功能單元，如紋理單元和光柵化單元，這些單元專為圖形渲染而設(shè)計。最新的GPU還具有為深度學(xué)習(xí)和人工智能設(shè)計的特殊單元，如張量核心和RT核心。此外，GPU采用了流多處理器和SIMD(單指令多數(shù)據(jù)流)架構(gòu)，使得一條指令可以在多個數(shù)據(jù)上并行執(zhí)行。

GPU擁有大量的計算核心、專用存儲器和高速數(shù)據(jù)傳輸通道，其設(shè)計注重于滿足圖形渲染和計算密集型應(yīng)用的需求，強調(diào)大規(guī)模并行計算、內(nèi)存訪問和圖形數(shù)據(jù)流處理。GPU的核心理念是并行處理，通過擁有更多的處理單元，能夠同時執(zhí)行大量并行任務(wù)。這使得GPU在處理可并行化的工作負(fù)載(如圖形渲染、科學(xué)計算和深度學(xué)習(xí))時表現(xiàn)出色。相比之下，CPU專注于通用計算和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，通常具有多個處理核心、高速緩存層次和復(fù)雜的指令集體系結(jié)構(gòu)。頂級的GPU通常擁有更多的晶體管，這是因為它們需要大量的并行處理單元來支持高性能計算。舉例來說，NVIDIA的A100 GPU擁有約540億個晶體管，而AMD的EPYC 7742 CPU則包含約390億個晶體管。晶體管數(shù)量的差異反映了GPU在并行計算方面的重要性和專注度。

CPU： CPU也有多核心，但通常較少，且每個核心更強大。CPU更適用于串行任務(wù)，它們在處理串行任務(wù)和復(fù)雜控制流方面表現(xiàn)出色。例如操作系統(tǒng)管理、文件處理和一些單線程應(yīng)用程序。

以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)CPU和GPU的內(nèi)容，希望大家對本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章，可以在網(wǎng)頁頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。