作為深度學(xué)習(xí)的代表，GPU是如何計(jì)算的？

當(dāng)提到CPU（Central Processing Unit，中央處理器）時(shí)，就是機(jī)器的“大腦”，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件，也是布局謀略、發(fā)號(hào)施令、控制行動(dòng)的“總司令”。CPU的結(jié)構(gòu)主要包括運(yùn)算器（ALU, Arithmetic and Logic Unit）、控制單元（CU, Control Unit）、寄存器（Register）、高速緩存器（Cache）和它們之間通訊的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線(xiàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，CPU就是處理所有運(yùn)算的核心部件，也叫芯片。所有的計(jì)算機(jī)中都有CPU，CPU不僅僅能計(jì)算數(shù)字，它還可以做很多邏輯運(yùn)算?？梢哉f(shuō)，計(jì)算機(jī)能完成的所有事情，都是靠CPU協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的其他部分來(lái)完成的。一些CPU還集成了圖形處理器（GPU），以便在不需要獨(dú)立GPU的情況下進(jìn)行基本的圖形處理任務(wù)。這種集成圖形處理器（IGP）通常用于輕量級(jí)游戲、視頻編輯和日常任務(wù)。如下圖（內(nèi)存條上有黑色的內(nèi)存顆粒，它們是用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，而綠色PCB板上密密麻麻的布線(xiàn)以及金黃色的引腳感覺(jué)科技感十足，其中引腳一般稱(chēng)為金手指。）圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，侵刪CPU使用二進(jìn)制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。在二進(jìn)制系統(tǒng)中，數(shù)字由0和1表示，因此CPU需要能夠理解和處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)。CPU 最重要的能力：計(jì)算，以加法為例。由于CPU只認(rèn)知 0 和 1，也就是二進(jìn)制，那么二進(jìn)制的加法有哪些組合呢：

二進(jìn)制組合

0 + 0，結(jié)果為0，進(jìn)位為00 + 1，結(jié)果為1，進(jìn)位為01 + 0，結(jié)果為1，進(jìn)位為01 + 1，結(jié)果為0，進(jìn)位為1

其實(shí)CPU里面有一個(gè)關(guān)鍵的部件，叫做譯碼單元，這是CPU執(zhí)行指令的基礎(chǔ)。你輸入一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，就像開(kāi)關(guān)一樣激活CPU里面若干個(gè)指定的模塊以及改變這些模塊的連同方式，最終得出結(jié)果。CPU還包括運(yùn)算單元（ALU）、控制單元（CU）、寄存器（Registers）和總線(xiàn)（Bus）等。這些組件協(xié)同工作，確保CPU能夠高效地執(zhí)行各種指令。

工作原理：

• 提?。‵etch）：CPU從主存儲(chǔ)器（RAM）或高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）中取出指令，并將其放入指令寄存器（IR）。
• 解碼（Decode）：CPU對(duì)指令寄存器中的指令進(jìn)行譯碼，確定需要執(zhí)行的操作。
• 執(zhí)行（Execute）：CPU根據(jù)解碼后的指令，通過(guò)控制單元發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，指揮運(yùn)算單元（ALU）和其他功能部件（如寄存器）進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算和傳輸。
• 寫(xiě)回（Writeback）：運(yùn)算單元將運(yùn)算結(jié)果寫(xiě)回寄存器或主存儲(chǔ)器中，完成指令的執(zhí)行

以上這個(gè)過(guò)程會(huì)不斷重復(fù)，直到程序執(zhí)行完成。因此，CPU的計(jì)算原理實(shí)質(zhì)上是不斷重復(fù)的指令執(zhí)行過(guò)程，通過(guò)指令獲取、解碼、數(shù)據(jù)獲取、運(yùn)算、控制和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等步驟，實(shí)現(xiàn)程序的執(zhí)行和計(jì)算任務(wù)的完成。至于為什么CPU可以計(jì)算，這主要得益于其內(nèi)部復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)和處理能力。CPU是計(jì)算機(jī)的大腦，它接收并執(zhí)行存儲(chǔ)在內(nèi)存中的指令，這些指令告訴CPU應(yīng)該執(zhí)行哪些操作。通過(guò)讀取、解碼和執(zhí)行這些指令，CPU能夠完成各種復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)。同時(shí)，CPU還具備高速的數(shù)據(jù)處理能力，能夠快速地處理大量的數(shù)據(jù)，并輸出計(jì)算結(jié)果。我們今天的信息世界是由0和1定義的，毫無(wú)疑問(wèn)，這種模式已經(jīng)讓我們走了很遠(yuǎn)。但是未來(lái)似乎擁有無(wú)限的可能性：發(fā)生改變的不僅僅是計(jì)算這個(gè)范疇，新技術(shù)將會(huì)推動(dòng)一個(gè)嶄新的創(chuàng)新時(shí)代，而我們才剛剛開(kāi)始看到它的輪廓。本文來(lái)源：技術(shù)飯 - 小fan