18、计算机处理器架构深度解析

计算机处理器架构深度解析

1. 移动处理器发展动态

如今，众多公司都在移动处理器领域发力。以苹果为例，在秋季手机发布会上大力推广其 AI 能力。苹果 A11 Bionic 采用六核架构，包含两个高性能核心和四个高效核心。苹果在 ARM 架构授权下自主设计核心，且向来注重单线程性能。相较于四核的 A10 Fusion，A11 的性能核心速度提升高达 25%，四个高效核心的速度比 A10 Fusion 芯片快达 70%，图形处理器速度也提升了 30%。

除苹果外，高通、华为、三星、联发科、展讯、ARM 和 Imagination Technologies 等公司也都推出了具备高速、高 DSP 性能和 5G 技术的移动处理器。

2. 不同类型处理器特点

2.1 GPU

中央处理器（CPU）旨在处理复杂任务，如时间切片、虚拟机仿真、复杂控制流和分支、安全等。而图形处理器（GPU）则专注于处理数十亿次的重复性低级任务。

GPU 最初用于 3D 图形中的三角形渲染，与通常只有 4 或 8 个算术逻辑单元（ALU）的传统 CPU 相比，它拥有数千个 ALU。许多科学算法的大部分时间都在执行 GPU 擅长的数十亿次重复性算术运算，因此计算机科学家迅速将 GPU 的强大能力应用于计算科学领域。

GPU 之所以在浮点运算能力上与 CPU 存在差异，是因为它专为计算密集型、高度并行的计算而设计，图形渲染正是这类计算的典型代表。所以，GPU 会将更多晶体管用于数据处理，而非数据缓存和流控制。

GPU 特别适合解决那些可以表示为数据并行计算的问题，即同一程序在多个数据元素上并行执行，且算术运算与内存