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GPU與CPU比較,GPU為什么更適合深度學(xué)習(xí)?

發(fā)布時(shí)間:2020-11-02 11:50:39 最后更新:2020-11-23 14:30:54 瀏覽次數(shù):2569

一、CPU與GPU對(duì)比

CPU是一個(gè)有多種功能的優(yōu)秀領(lǐng)導(dǎo)者。它的優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)度、管理、協(xié)調(diào)能力強(qiáng),計(jì)算能力則位于其次。而GPU相當(dāng)于一個(gè)接受CPU調(diào)度的“擁有大量計(jì)算能力”的員工。

下圖是處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖:

DRAM即動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,是常見的系統(tǒng)內(nèi)存。

Cache存儲(chǔ)器:電腦中作高速緩沖存儲(chǔ)器,是位于CPU和主存儲(chǔ)器DRAM之間,規(guī)模較小,但速度很高的存儲(chǔ)器。

算術(shù)邏輯單元ALU是能實(shí)現(xiàn)多組算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的組合邏輯電路。

當(dāng)需要對(duì)大數(shù)據(jù)bigdata做同樣的事情時(shí),GPU更合適,當(dāng)需要對(duì)同一數(shù)據(jù)做很多事情時(shí),CPU正好合適。

GPU能做什么?關(guān)于圖形方面的以及大型矩陣運(yùn)算,如機(jī)器學(xué)習(xí)算法等方面,GPU就能大顯身手。

簡(jiǎn)而言之,CPU擅長(zhǎng)統(tǒng)領(lǐng)全局等復(fù)雜操作,GPU擅長(zhǎng)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單重復(fù)操作。CPU是從事復(fù)雜腦力勞動(dòng)的教授,而GPU是進(jìn)行大量并行計(jì)算的體力勞動(dòng)者。

二、機(jī)器深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)是模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)而建立的數(shù)學(xué)網(wǎng)絡(luò)模型,這個(gè)模型的最大特點(diǎn)是,需要大數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練。因此,對(duì)電腦處理器的要求,就是需要大量的并行的重復(fù)計(jì)算,GPU正好有這個(gè)專長(zhǎng),時(shí)勢(shì)造英雄,因此,GPU就出山擔(dān)當(dāng)重任了。

GPU具有如下特點(diǎn):

  • 提供了多核并行計(jì)算的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),且核心數(shù)非常多,可以支撐大量數(shù)據(jù)的并行計(jì)算。 并行計(jì)算或稱平行計(jì)算是相對(duì)于串行計(jì)算來(lái)說(shuō)的。它是一種一次可執(zhí)行多個(gè)指令的算法,目的是提高計(jì)算速度,及通過(guò)擴(kuò)大問(wèn)題求解規(guī)模,解決大型而復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題。
  • 擁有更高的訪存速度。

  • 更高的浮點(diǎn)運(yùn)算能力。浮點(diǎn)運(yùn)算能力是關(guān)系到處理器的多媒體、3D圖形處理的一個(gè)重要指標(biāo)?,F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)技術(shù)中,由于大量多媒體技術(shù)的應(yīng)用,浮點(diǎn)數(shù)的計(jì)算大大增加了,比如3D圖形的渲染等工作,因此浮點(diǎn)運(yùn)算的能力是考察處理器計(jì)算能力的重要指標(biāo)。

這三個(gè)特點(diǎn),非常適合深度學(xué)習(xí)了。

三、怎樣發(fā)揮GPU的大數(shù)據(jù)處理能力

GPU只是顯卡上的一個(gè)核心元件,又不能單獨(dú)工作,它還需要緩存來(lái)輔助工作。獨(dú)立顯卡是直接焊死了GPU在顯卡電路板上,上面有一個(gè)散熱風(fēng)扇供它單獨(dú)使用。集成顯卡是把GPU與CPU放在一起,共用緩存來(lái)工作,并且用一個(gè)散熱風(fēng)扇。

電腦處理一大塊數(shù)據(jù)比處理一個(gè)一個(gè)數(shù)據(jù)更有效,執(zhí)行指令開銷也會(huì)大大降低,因?yàn)橐幚泶髩K數(shù)據(jù),意味著需要更多的晶體管來(lái)并行工作,現(xiàn)在旗艦級(jí)顯卡都是百億以上的晶體管。

因此,要利用GPU做大數(shù)據(jù)處理工作,至少目前來(lái)說(shuō),還沒(méi)有單獨(dú)的GPU板卡可購(gòu)。只能購(gòu)買GPU性能優(yōu)越的超級(jí)獨(dú)立顯卡,或集成集卡中GPU性能優(yōu)秀的主板。

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