GPU是什么意思（小朋友都秒懂）？GPU、CPU和TPU的 ...

acecase · 发表于 2022-2-8 07:56

什么是GPU?
GPU（Graphics Processing Unit）称为图形处理单元。GPU 专为并行处理而设计，可用于各种应用，包括图形和视频渲染。尽管 GPU 以其在游戏中的能力而闻名，但它们在创意制作和人工智能 (AI) 中的使用越来越受欢迎。GPU 最初设计用于加速 3D 图形的渲染。随着时间的推移，它们变得更加灵活和可编程，从而增强了它们的能力。这使图形程序员可以使用先进的照明和阴影技术创建更有趣的视觉效果和逼真的场景。

平常经常提到的CPU，与GPU有什么区别？TPU又什么球球？又有什么特点？
让我们先了解下名称：
CPU：中央处理器（Graphics Processing Unit）。管理计算机的所有功能。
GPU：图形处理单元（Central Processing Unit）。增强计算机的图形性能。
TPU：张量处理单元（Tensor Processing Unit）。定制构建ASIC以加速TensorFlow 项目。

如何更通俗的理解这些定义：
从名称来看，CPU是全局部署，作为总处理器的角色处理任何指令或数据（整个系统的协同工作，任务多种多样）。GPU主要负责图像数据的处理（任务并不多样，但很专业）。换个方式理解，有点像“中央空调”一样的男人和专一的男人。从运算的角度来讲，CPU是纯数字运算（二维数组），GPU是图形运算（主要计算图像三维数组）。最后，TPU主要谷歌为机器学习定制的一款ASIC芯片。再换一种小孩子都可以理解的方式，瑞士刀用途广泛，可用于切东西、打开瓶盖，但如果外科医生突然在手术室中拔出瑞士刀，吓不吓人。在这里，GPU就是手术刀，CPU就是瑞士刀。

这里主要在讲下CPU和GPU：
一般而言，CPU就有点像我们的大脑，只不过是人工大脑，它可以使用简单的输入/输出 (I/O) 操作来处理程序提供的指令，得到它想要的。CPU是如何工作的呢？简单来说，当程序向CPU 发送指令时会有这么一个过程。程序向CPU发送指令，然后CPU将所有需要的资源（例如：需要图像或类似的东西）带到CPU缓存，然后CPU会使用“指令集”（指令集就像一本书，它向 CPU讲述指令的真正含义）读取指令，然后它执行大量计算以获得输出，CPU 几乎可以完成任何你可以交给它的任务。对于一台计算机、笔记本或者手机的组成，都像人一样。包括大脑（CPU）、内存（神经元）、神经系统（主板）、感官（输入设备）、肌肉（输出设备）。

GPU则是专门帮助CPU完成图像渲染的工作，它不是通用的。它的目的就是快速完成图形处理的工作，只执行这一项工作。所以，比 CPU 更快、更高效。

CPU和GPU结构上有什么区别呢？
GPU的内核是一组组ALU（(Arithmetic and Logic Unit，算数逻辑单元，是处理器的执行单元），主要是用于重复执行简单的指令。因为图像渲染是个简单的算数运算，所以不需要具有广泛功能的处理器，而是需要具有多个并行且指令数量简单执行单元的处理器。大量ALU的好处是提供高吞吐量，同时执行多条指令。这就是使 GPU在渲染视觉数据方面比CPU 更快、更好的原因。GPU最擅长执行简单的重复性任务，因此可用于比特币挖掘和密码解码等依赖于处理的海量数据的任务。

为什么GPU最近出现短缺现象？
2020 年以来，有一个巨大的障碍使制造新PC变得更加困难：显卡短缺。GPU短缺导致价格大幅上涨并扰乱了市场规则，是什么原因导致短缺呢？
1. 由于全球 COVID-19 大流行，供应链中断，这意味着生产速度较慢。
2. 全球大流行提高了对 GPU 的需求，以便人们可以在家中玩视频游戏，同时负责任地进行隔离以帮助防止病毒传播。
3. 加密货币的价格出现了局部上涨，激励加密货币爱好者购买显卡用作加密货币挖矿硬件，并在虚拟代币上浪费越来越多的电力。
4. 随着对 GPU 需求的增加，黄牛一直在购买显卡以高昂的价格转售，因为供应已经短缺且需求很高，这使得他们更容易从黄牛中获利。这进一步收紧了供应。

饥肠辘辘的矿工在中高端 GPU 上市后立即购买它们，从而迅速清空库存并将价格推高至建议零售价的2倍。挖矿对于 GPU 来说通常也是一种折磨，以 24/7 的满负荷运行它，通常会导致这些 GPU 的烧毁速度比普通游戏 PC 快得多。加密货币挖矿已经进行了好几年，但到 2020 年，矿工的需求达到了临界水平，COVID-19 大流行加剧了这种情况，因为人们看到了替代收入来源并被比特币价格上涨所吸引。

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