HuldaGnodim 发表于 2022-10-10 10:09

GPU在高性能计算方面的天生优势

今年是世界人工智能大会(WAIC)连续第五年在上海市举办,人工智能也从“AI自身进化”演绎到“AI支撑元宇宙”,在各种人工智能的高新技术和产品中,GPU芯片、高性能服务器作为人工智能产业的底层关键硬件,是这场大会的主角。


谈及GPU在高性能计算方面的优势,就会自然联想到GPU诞生的经典问题:“为什么需要专门出现GPU来处理图形工作,CPU为啥不可以?”
为满足各位迫切的求知心,在此结论先行:图形渲染任务具有高度的并行性,GPU可以仅仅通过增加并行处理单元和存储器控制单元,便可取得比CPU更效的处理能力和存储器带宽,提高一个数量级的运算速度。
追溯到GPU还没有发明的年代,中央处理器CPU作为整个计算机系统的运算和控制的核心,是整个数据处理的最根本的部件。
CPU的运行遵循冯·诺依曼构架,是一步步来处理数据的。在处理大规模与高速数据时,CPU很难满足需要。


于是,人们开始在设计上做文章,首先想到的是让多个处理器并行工作,这样效率自然提高了很多,多核CPU和GPU由此诞生。
对于处理图形数据来说,图形上的每个像素都要被处理,数据量巨大,同时对运算的速度要求很高,但所需的功能比较单一,于是就诞生了基于优化图形处理的GPU构架。


CPU的功能模块多,适合复杂的运算环境,大部分晶体管用在控制电路和Cache上,少部分晶体管用来完成运算工作。
GPU的控制相对简单,且不需要很大的Cache,大部分晶体管可被用于各类专用电路和流水线,计算速度因此大增,拥有强大的浮点运算能力。
多核CPU一般由4或6个核组成,以此模拟出8个或12个处理进程来运算。而普通的GPU就包含了几百个核,高端的有上万个核,这对于用来做大规模并行数据处理有着天生的优势。


随着人工智能、虚拟现实等技术的发展,更加真实的图形显现效果会对GPU的并行计算能力提出更高的要求。
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