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AI模型训练中的双剑侠dd:GPU和CPU的分工

2024年8月19日修改
Zhongmei 智见AGI|阅读原文
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速度与力量:GPU和CPU在AI世界中的完美配合
©作者| Zhongmei
来源 | 神州问学
引言
在现代计算设备中共同发挥作用的两个核心组件是 CPU(中央处理单元)和 GPU(图形处理单元)。两者的分工合作对于执行各种任务和提供卓越性能至关重要,所以了解CPU 和 GPU的角色、关键差异,探索他们协同工作的方式,对于任何希望优化计算性能的人来说也是必不可少的。无论你是技术爱好者、游戏玩家、数据科学家还是普通用户,掌握这些组件的知识可以帮助你在选择满足特定需求的设备时做出明智的决定。
什么是 CPU?
CPU(Central Processing Unit),中央处理单元,通常被称为计算机的“大脑”。它负责执行指令和进行系统运行所必需的计算。CPU 包括控制单元、算术逻辑单元(ALU)和缓存内存等各种组件: 控制单元(control unit) :从计算机内存中检索指令并解码,确定 CPU 需要执行的操作、 算术逻辑单元 (Arithmetic Logic Unit, ALU):本质上是计算机“大脑中的大脑”,ALU 接收输入数据并遵循指令产生输出。主要功能包括算术运算、逻辑运算和移位运算、 缓存内存 (cache memory):存储频繁访问的数据,允许更快的检索和改善整体性能。
CPU 通过遵循存储在内存中的一组指令来操作,这些指令通常被称为程序。它获取指令,解码指令,执行必要的操作,并将结果存回内存。这一过程不断重复,使 CPU 能够按顺序执行程序。CPU 的处理能力由CPU的主频(Clock Speed)、核数( the number of cores)、缓存大小(cache size )和架构(architecture)等因素。其中,CPU的主频,即CPU内核工作的时钟频率,指的是 CPU 在给定时间框架内能执行多少计算,通常以吉赫(GHz)为单位测量。核心是 CPU 内的独立处理单元,更多的核心允许并行处理,使 CPU 能够同时处理多个任务。
一言以蔽之,CPU 的主要角色是处理需要复杂计算和快速决策的通用任务。它执行与操作系统操作、软件应用和管理各种硬件组件相关的指令。运行程序、执行数学计算、处理系统请求和管理内存分配等任务都是 CPU 的责任。没有 CPU,计算机将无法执行任何任务或处理数据。
图1. CPU的组成结构
什么是 GPU?
GPU(Graphics Processing Unit),或称图形处理单元,是一种专门设计用于处理和加速图像、视频和动画渲染的专用电子电路。最初为满足图形密集型应用的需求而开发,但现在GPU 已经发展成为能够以惊人的速度和效率处理复杂计算的强大处理器。