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為什么 GPU 出現(xiàn)得遠比 CPU 晚，其浮點運算性能卻遠遠強于 CPU？GTX295峰值極限浮點性能測試 - 實測823GFlops11 個答案

答案 1：

在摩爾定律尚成立的時代，出現(xiàn)晚的處理器正應該對應更高的FLOPS(原因是更高的運算電路密度 更高的時鐘頻率和更多的處理器內核)。02年GPU出現(xiàn)伊始，其浮點運算性能和當時的CPU差別并不大，之后的將近十年，CPU處理器的發(fā)展遇到了瓶頸(電路密度由于制造工藝而無法大幅優(yōu)化 時鐘頻率由于高功耗也無法進一步提升 多核由于其他方面的消耗 并未使運算效率線形提升)，摩爾定律逐漸開始失效，然而計算機圖形學這個應用領域卻非常適合單指令多數據/線程(SIMD/SIMT)的并行化。因此，GPU在圖形及通用并行計算方面都取得了飛速的發(fā)展。相對于傳統(tǒng)CPU中單處理器支持單個硬件線程的架構，基于眾核架構的GPU采用一個處理器支持多個硬件線程的做法，這方面的介紹在Berkeley和Stanford的有關并行計算的課程上都有講到(.cs.berkeley.edu/~demmel/cs267_Spr11/ code.google/p/stanfo...)。NV自2007年開始推出CUDA至今，已經發(fā)展出了一套完整的二級并行架構。其中一簇執(zhí)行同樣指令的線程組成一個kernel，kernel又組合成一個block，在block級別有共享內存和其他的供線程間通信合作的機制。形象地說，這里的線程就是一個虛擬的向量處理器，其中包括自己的寄存器，程序計數器(PC)等，而一個block就是一個虛擬的多核處理器，其中包含多個線程和共享內存等。造成GPU和CPU根本差別的原因在于不同的目標需求：GPU假設運行其上的工作都是高度可并行的，而CPU需要同時很好的支持并行和順序操作。于是，CPU需要大的片上緩存和復雜的控制邏輯，GPU則利用多線程并行運行節(jié)省了片上的大緩存，同時針對一簇線程執(zhí)行同一套控制邏輯。因此，在高度并行化且數據規(guī)模巨大的應用下，GPU可以獲得很高的浮點運算性能，然而如果問題無法良好映射到某個合適的并行模型或當數據規(guī)模較小時，SIMT就無法發(fā)揮并行的優(yōu)勢，CPU與GPU之間的數據交換也會大大降低運算效率。不過，后一個問題在剛剛發(fā)布的CUDA4.0中已經通過GPUDirect2.0得到了改進)。

答案 2：

樓上王洋子豪已經講的很詳細了，這里我補充一點，就是如果硬件用于計算規(guī)整的，并行度高的算法，那么很容易針對算法進行優(yōu)化，而通用算法則因為其順序執(zhí)行，而執(zhí)行順序的高度不確定性，無法有效的進行優(yōu)化。在現(xiàn)代處理器工藝上，處理器比內存的速度高3個數量級是很正常的事情。由于程序和數據主要存在內存，因此CPU很多時候是在等待內存提供下一步需要的數據和代碼。另外，因為CPU的工作主要是順序執(zhí)行，在某一步的結果沒有計算出來之前，下一步計算就很難繼續(xù)，缺乏并行性是限制CPU性能的重要因素。因此GPU的浮點性能高于CPU，主要是得益于其所處理的算法和數據的特性。

答案 3：

晚出來的架構方面也會更有優(yōu)勢啊，沒記錯的話，GPU是并行計算，流水線短，并且GPU專門對圖形計算做了優(yōu)化

答案 4：

CPU除了負責浮點整形運算外，還有很多其他指令集的負載，比如多媒體-，硬件-等，所以CPU是個多才多藝的東東，而GPU基本上就是只做浮點運算的，因為他只做浮點運算，設計結構簡單，所以可以做的更快另外顯卡的GPU和單純?yōu)榱伺芨↑c高性能運算的GPU還不是太一樣，顯卡的GPU還要考慮配合圖形輸出顯示等方面，而有些專用GPU設備就是一個PCI卡上面有一個強力浮點運算GPU,沒有顯示輸出的，就是為了加快某些程序的浮點計算性能

答案 5：

我也想說一點題外引申的，就好比城市交通里，有公交線、有地鐵線、有人行道、有天橋，交通的方式越是多樣，管理越是復雜，東京是以地鐵線復雜出名，歐洲是軌道交通，美國是公路交通，它們都是GPU，而-是個CPU

答案 6：

一般而言GPU的浮點計算精度是不行的，另外GPU通常采用超長指令級和超寬的內存總線實現(xiàn)在一個時鐘周期之內完成多個并發(fā)計算，以此換取性能。

答案 7：

一個面團 加了豆沙變成豆包 加了肉餡變成肉包 需求不同

答案 8：

應用的側重點不同..

答案 9：

導致GPU在某些運算上比CPU快的因素有很多，一種簡單的理解方式：CPU上大量的晶體管被用來做Cac-e，而GPU上絕大部分晶體管被用來做ALU。用來做運算的晶體管多了，自然速度會快。但不是所有的并行運算在GPU上都快。需要滿足一些限制條件才能充分發(fā)揮GPU的處理能力，比如內存訪問的Pattern / Branc-的類型和數量。

答案 10：

技術上大家都介紹的差不多了，不過你問的很搞笑，出現(xiàn)的晚為啥不能比早的好或快??？ 飛機汽車出現(xiàn)的晚，多快啊！

答案 11：

對不起，看到這個題目，實在忍不住，實在忍不住，要水一下：余華《許三觀-記》里的一句話，「-毛出得比眉毛晚，長得倒比眉毛長」我爽了，大家「沒有幫助」我吧。

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