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为什么GPU比CPU快得多?

该GPU是不是比CPU快。CPU和GPU的设计目标是两个不同的目标,需要权衡取舍,因此它们具有不同的性能特征。在CPU中,某些任务更快,而在GPU中,其他任务则更快。CPU擅长对少量数据进行复杂的操作,GPU擅长对大量数据进行简单的操作。

GPU是专用CPU,其设计目的是使一条指令可以处理大数据块(SIMD /单指令多数据),所有这些块都应用相同的操作。数据块中的工作肯定比一次处理单个单元的效率更高,因为解码指令的开销大大减少了,但是在大块中工作意味着有更多的并行工作单元,因此它使用了更多的晶体管。实现单个GPU指令(导致物理尺寸限制,使用更多能量并产生更多热量)。

CPU旨在在单个数据上尽快执行一条指令。由于它仅需要处理单个数据,因此执行单个指令所需的晶体管数量要少得多,因此CPU可以负担得起更大的指令集,更复杂的ALU,更好的分支预测,更好的虚拟化架构,以及更复杂的缓存/管道方案。它的指令周期也更快。

我们仍在使用CPU的原因不是因为x86是CPU体系结构的王者,而Windows是为x86编写的,我们之所以仍在使用CPU的原因是操作系统需要完成的任务类型,即决策,在CPU架构上更高效地运行。操作系统需要查看100多种不同类型的数据,并做出相互依赖的各种决策。这种工作不容易并行化,至少不能并行化到SIMD体系结构中。

将来,随着CPU获得处理数据块(例如SSE)的功能,我们将看到CPU与GPU体系结构之间的融合。此外,随着制造技术的提高和芯片尺寸的减小,GPU可以负担实现更复杂的指令。

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