为什么需要专门出现GPU处理图形工作？

来源：渲大师

一、GPU服务器有什么作用？

GPU 加速计算可以提供非凡的应用程序性能，能将应用程序计算密集部分的工作负载转移到 GPU，同时仍由 CPU 运行其余程序代码。

从用户的角度来看，应用程序的运行速度明显加快。

理解 GPU 和 CPU 之间区别的一种简单方式是比较它们如何处理任务。

CPU 由专为顺序串行处理而优化的几个核心组成，而 GPU 则拥有一个由数以千计得更小、更高效的核心（专为同时处理多重任务而设计）组成的大规模并行计算架构。

谈及GPU在高性能计算方面的优势，就会自然联想到GPU诞生的经典问题：“为什么需要专门出现GPU来处理图形工作，CPU为啥不可以？”

为满足各位迫切的求知心，在此结论先行：图形渲染任务具有高度的并行性，GPU可以仅仅通过增加并行处理单元和存储器控制单元，便可取得比CPU更高效的处理能力和存储器带宽，提高一个数量级的运算速度。

追溯到GPU还没有发明的年代，中央处理器CPU作为整个计算机系统的运算和控制的核心，是整个数据处理的最根本的部件。

二、GPU擅长大规模并发计算

GPU工作原理：

GPU的工作通俗的来说就是完成3D图形的生成，将图形映射到相应的像素点上，对每个像素进行计算确定最终颜色并完成输出，一般分为顶点处理、光栅化计算、纹理贴图、像素处理、输出五个步骤。

GPU采用流式并行计算模式，可对每个数据行独立的并行计算。

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GPU与CPU区别：

CPU基于低延时设计，由运算器（ALU）和控制器（CU），以及若干个寄存器和高速缓冲存储器组成，功能模块较多，擅长逻辑控制，串行运算。GPU基于大吞吐量设计，拥有更多的ALU用于数据处理，适合对密集数据进行并行处理，擅长大规模并发计算，因此GPU也被应用于AI训练等需要大规模并发计算场景。

三、GPU可分独立GPU和集成GPU

独立GPU：独立GPU一般封装在独立的显卡电路板上，使用专用的显示存储器，独立显卡性能由GPU性能与显存带宽共同决定。

一般来讲，独立GPU的性能更高，但因此系统功耗、发热量较大。

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集成GPU：

集成GPU常和CPU共用一个Die，共享系统内存。集成GPU的制作由CPU厂家完成，因此兼容性较强，并且功耗低、发热量小。但如果显卡运行需要占用大量内存，整个系统运行会受限，此外系统内存的频率通常比独立显卡的显存低很多，因此一般集成GPU的性能比独立GPU更低。

四、GPU广泛运用的计算场景

GPU拥有单一的强大并行计算能力，所以用途往往是需要大规模并行计算的场景。

早期GPU多被用于2D和3D图形的计算和处理，因为图形数据的处理往往涉及到大量的大型矩阵运算，计算量大但易于并行化。

近年由于大数据、人工智能发展，GPU也常常被用于需要大量重复计算的数据挖掘领域，如机器学习，深度学习等。

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GPU使用场景：GPU被广泛地运用于PC、服务器、移动等领域。

其中服务器GPU可做专业图形处理、计算加速、深度学习等应用，以独立GPU为主；移动端GPU主要采用集成GPU；PC根据使用用途不同，既可以搭载独立GPU，也可以使用集成GPU。