0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

详析CPU和GPU的区别

lhl545545 来源:通向模拟集成电路设计师 作者:通向模拟集成电路 2020-06-18 10:45 次阅读

一个正常的40nm工艺,一个6T(6 transistors)的SRAM面积是150*0.04*0.04= 0.24um2/SRAM。所以如果我们需要一个1Mb的SRAM,面积是1M*0.24um2= 0.24mm2,也就是大概0.5mm*0.5mm。

前天项目周会的时候,一位同事一顿猛算,作者君当时就震惊了……哇撒,这些熟悉memory的人手算能力这么强啊!

本着对强者的仰慕,作者君去Google了一下memory的rule of thumb,发现还真的有这个类似的公式:

For instance the embedded DRAM cells presented in [45] for four different technology nodes – 180/130/90/65nm have areas in the range of 19–26F^2 where F is the feature size of the process. In contrast, a typical SRAM cell would have an area of about 120–150F^2.

所以说,那位同事的估算是差不多合理的。40nm的CMOS工艺,feature size是40nm,所以一个SRAM的面积大概就是120-150F^2,跟他算的是一样的。

呼呼,memory的面积居然都如此的标准,感觉很是羡慕呢!

话说回来了,为啥DRAM比SRAM的面积小很多呢?大家还记得以前VLSI课程里面,不同memory的电路图吗?要不这次就跟着作者君复习一下?

详析CPU和GPU的区别

(a) DRAM ; (b) SRAM

上面这个图里,左边是一个DRAM,就是一个transistor加上一个capacitor,结构相当简单。右图是一个SRAM,仔细一看,中间是交叉连接的两个inverter,组成了一个典型的latch。(在作者君看来,latch其实就是一个digital的capacitor),然后左右两个transistor当做了开关,功能和左图DRAM里面那个pass transistor差不多。

说到memory的面积,作者君昨天还跟一个做数字前端的朋友聊了聊。他说他们的SOC里面放了一个512MB的SRAM,12nm的工艺下,面积是400mm^2.

所以这个512MB的SRAM尺寸是20mm*20mm。真。土豪公司啊!

详析CPU和GPU的区别

SRAM vs. DRAM in Computers

这个表格里面,提到了CPU里面一般放的是SRAM,不是DRAM。SRAM用了positive feedback的latch,速度显然比类似于模拟电路(就是一个模拟的开关对电容充电)的DRAM要快很多。(大致上快了十倍以上)

但是,SRAM要6个transistor,DRAM才一个transistor,面积小了如此之多。如果需要很大的memory,DRAM在节约SOC成本这块是不是占优了呢?

等等,这两家伙是一样的process吗?

由于有个很特别的电容存在,而且这个电容需要有一定的阈值和一定的对抗漏电的能力,所以DRAM的工艺其实不是大家平常能够见到的传统logic process,而是有它自己特别的 DRAM process。目前也基本上只有三家公司提供DRAM的工艺:美光科技、三星和 SK 海力士。

Logic processes - those used for CPUs - are also more expensive. A logic wafer might cost $3500 vs $1600 for DRAM. Intel‘s logic wafers may cost as much $5k. That’s costly real estate.

当然,正是因为SRAM的成本压力,所以CPU上面一般也不会集成大的DRAM,而是把DRAM放在片外。CPU的内部,一般也只有SRAM作为cache,并不是主要的memory。

除此之外,现在还有一种所谓的Memory Hierarchy。就是一种类似金字塔形状的结构,最大程度的优化速度和成本。大家有兴趣的话,可以去搜一下不同类型的memory。

详析CPU和GPU的区别

最后,作者君再赶时髦谈到CPU和GPU的区别。有一张特别出名的图片:

详析CPU和GPU的区别

AI大行其道的今天,回过头来看看CPU和GPU的结构对比。再加深一下对DRAM和SRAM的区分,这张图很能说明一些东西。比如,CPU里面,cache是SRAM,占了相当多的面积,而在GPU里面,由于交互信息不如内部运算的负担大,大部分的面积都拿去做基本的计算了。所以在chip的成本类似的情况下(主要是die area大小差不多的情况),最后GPU的架构跟CPU还是很不一样的。
责任编辑:pj

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • cpu
    cpu
    +关注

    关注

    68

    文章

    10832

    浏览量

    211228
  • gpu
    gpu
    +关注

    关注

    28

    文章

    4704

    浏览量

    128741
  • AI
    AI
    +关注

    关注

    87

    文章

    30276

    浏览量

    268508
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    【一文看懂】大白话解释“GPUGPU算力”

    随着大模型的兴起,“GPU算力”这个词正频繁出现在人工智能、游戏、图形设计等工作场景中,什么是GPU,它与CPU区别是什么?以及到底什么是GPU
    的头像 发表于 10-29 08:05 304次阅读
    【一文看懂】大白话解释“<b class='flag-5'>GPU</b>与<b class='flag-5'>GPU</b>算力”

    动画渲染用GPU还是CPU的选择思路

    。根据使用的硬件类型,渲染可以分为CPU渲染和GPU渲染。理解这两者之间的区别,能帮助我们选择合适的渲染方式,从而提高工作效率和渲染质量。CPU渲染工作原理
    的头像 发表于 09-28 08:05 198次阅读
    动画渲染用<b class='flag-5'>GPU</b>还是<b class='flag-5'>CPU</b>的选择思路

    gpu服务器与cpu服务器的区别对比,终于知道怎么选了!

    gpu服务器与cpu服务器的区别主要体现在架构设计、性能特点、能耗效率、应用场景、市场定位等方面,在以上几个方面均存在显著差异。CPU服务器更适合数据库管理和企业应用,而
    的头像 发表于 08-01 11:41 447次阅读

    CPU渲染和GPU渲染优劣分析

    使用计算机进行渲染时,有两种流行的系统:基于中央处理单元(CPU)或基于图形处理单元(GPU)。CPU渲染利用计算机的CPU来执行场景并将其渲染到接近完美。这也是执行渲染的更传统方式。
    的头像 发表于 05-23 08:27 540次阅读
    <b class='flag-5'>CPU</b>渲染和<b class='flag-5'>GPU</b>渲染优劣分析

    SoC封装结构和CPUGPU封装结构的区别

    SoC封装结构、CPU封装结构和GPU封装结构在设计和功能上存在显著的差异,这主要体现在它们的集成度、功能特性和应用场景上。
    的头像 发表于 03-28 14:39 874次阅读

    fpga和gpu区别

    FPGA(现场可编程门阵列)和GPU(图形处理器)在多个方面存在显著的区别
    的头像 发表于 03-27 14:23 1153次阅读

    gpu是什么和cpu区别

    GPUCPU是两种常见的计算机处理器,它们在结构和功能上有很大的区别。在这篇文章中,我们将探讨GPUCPU
    的头像 发表于 02-20 11:24 1.8w次阅读

    gpu服务器是干什么的 gpu服务器与cpu服务器的区别有哪些

    gpu服务器是干什么的 gpu服务器与cpu服务器的区别 GPU服务器是一种专门用于处理图形运算的服务器,而
    的头像 发表于 01-30 15:31 831次阅读

    为什么GPUCPU更快?

    GPUCPU更快的原因并行处理能力:GPU可以同时处理多个任务和数据,而CPU通常只能一次处理一项任务。这是因为GPU的架构使得它可以同时
    的头像 发表于 01-26 08:30 2264次阅读
    为什么<b class='flag-5'>GPU</b>比<b class='flag-5'>CPU</b>更快?

    GPU是显卡吗 cpugpu哪个算力强

    GPU(图形处理器)是显卡(显像处理器)的一种,它是一种专门用于图形计算的处理器。显卡是计算机中的一个重要组件,负责处理和渲染图形,使它们能够在显示屏上显示出来。GPUCPU在计算原理和结构上有
    的头像 发表于 01-10 15:45 5111次阅读

    CPUGPU散热器设计的异同及其重要性

    CPUGPU散热器的设计异同及其重要性 在计算机的发展过程中,中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)在性能和热量产生方面的不断提升和增加,使得其在长时间工作时产生了大量的热量
    的头像 发表于 01-09 14:00 1213次阅读

    CPUGPU与TPU之间有什么区别

    CPUGPU与TPU之间有什么区别CPU(Central Processing Unit,中央处理器)是一种通用处理器,被用于各种计算任务,如操作系统运行、数据处理、算法运算等。
    的头像 发表于 12-15 10:10 6585次阅读

    浅谈DPU和CPUGPU的关系

    CPU的一大部分算力卸载给GPU之后,人们发现可以把很多其他功能也外包出去,于是又有了智能网卡,或者叫做DPU。
    发表于 12-14 11:44 849次阅读
    浅谈DPU和<b class='flag-5'>CPU</b>、<b class='flag-5'>GPU</b>的关系

    CPUGPU之间的主要区别

    以下是以表格形式提供的CPUGPU之间的一些区别:中央处理器图形处理器CPU代表中央处理器。GPU代表图形处理单元。
    的头像 发表于 12-14 08:28 766次阅读
    <b class='flag-5'>CPU</b>和<b class='flag-5'>GPU</b>之间的主要<b class='flag-5'>区别</b>

    gpu服务器是干什么的 gpu服务器与cpu服务器的区别

     相比于传统的CPU服务器,GPU服务器支持同时计算大量相似的计算操作,可以实现更强的并行计算性能。GPU服务器通常配备多个高性能的GPU,可以有效地支持大规模数据并行处理,提高了计算
    的头像 发表于 12-02 17:20 1873次阅读