32、GPU架构与概念解析

GPU架构与概念解析

1. GPU在高性能计算中的重要性

在高性能计算领域，图形处理单元（GPU）正发挥着越来越重要的作用。GPU提供了大量的并行操作能力，远远超过传统的CPU架构。尽管GPU最初主要用于图形处理，但如今也广泛应用于通用并行计算。现在，几乎所有的计算系统都具备强大的图形处理能力，从手机、平板电脑到高性能计算中心和云计算平台，GPU无处不在。

GPU设计专注于并行处理大量数据块，这是图形应用的需求。与CPU在一个时钟周期内只能处理几十个并行线程或进程相比，GPU能够同时处理数千个并行线程。这种设计使得GPU具有更高的理论峰值性能，有可能减少应用程序的求解时间和能源消耗。

2. GPU加速系统的组成

为了更好地利用GPU的能力，我们需要了解GPU加速系统的硬件组成。以下是一些关键组件的定义：
- CPU ：安装在主板插槽中的主处理器。
- CPU RAM ：插入主板内存插槽的“内存条”，即双列直插式内存模块（DIMMs），包含动态随机存取存储器（DRAM）。
- GPU ：安装在主板的外围组件互连快速（PCIe）插槽中的大型外围卡。
- GPU RAM ：GPU外围卡上供GPU专用的内存模块。
- PCI总线 ：连接外围卡与主板上其他组件的线路。

3. CPU - GPU系统作为加速计算平台

GPU可以被看作是一种加速器。加速器是一种特殊用途的设备，用于辅助通用CP