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Date: 2022-05-12来源:沐曦光启智能研究院副院长 李兆石

上期视频我们用“马车隐喻”,说明了GPU上计算模块的数量与控制和存储模块的数量之比远大于CPU,因此GPU的计算性能远高于CPU。那么为什么CPU无法像GPU那样,通过堆积计算模块的数量,即处理器核数,把性能提高到GPU的量级呢?



这个问题的关键,在于CPU和GPU擅长处理不同类型的任务。CPU上的应用多为延迟敏感型应用,例如操作系统;而GPU擅长处理对延迟不敏感的应用,例如图像渲染。


图1:CPU和GPU擅长处理不同类型的任务


下面我们以《胡闹厨房》为例,介绍延迟敏感型应用。

《胡闹厨房》,又名《分手厨房》,是一款2到4人参与的合作游戏。游戏中四名玩家控制四个角色,要在尽可能短的时间内,根据不断涌来的菜品订单,完成烹饪过程。每张订单都有一个时限,限时结束前完成菜品会加分,如果限时内无法完成订单则会被扣分。这里四名游戏角色就像四核处理器。每张订单就是一个延迟敏感型任务。

图2:以《胡闹厨房》介绍延迟敏感型应用


类似的任务在CPU上有很多。比如操作系统需要对随时可能发生的鼠标点击的请求做出响应,每次点击都是一个延迟敏感型任务。超时的话用户就会觉得电脑太慢了需要重启,或者干脆就另寻新欢啦。

《胡闹厨房》中一起玩的小伙伴越多,完成订单的效率越高吗?玩过游戏的同学可能要乐的崩不住了。多核处理中“一核忙死,三核围观”的场景历历在目,游戏中也类似。游戏中每道菜包括取材、切菜、烹调、装碟、出菜、洗碗等步骤。这些步骤需要的资源比人数要少。比如4个人的厨房只有两个灶台、一个洗碗槽。想象一下你在做的订单马上就要超时,菜在锅中等盘子等得快炒糊了。但洗碗的小伙伴还在优哉游哉地搬运脏盘子。你是不是很想吼TA?所以这个游戏才被称为《分手厨房》。

图3:《胡闹厨房》游戏画面


类似地,多核处理器也有很多共享的硬件资源。一个核在处理延迟敏感型任务时,也经常需要等待其他核提供资源或释放资源。所以多核CPU的核数并不是越多越好,需要根据任务和资源的情况做权衡。

总结一下,对于延迟敏感型应用,计算资源并不是越多越好。过多的计算资源,会因为竞争数量有限的存储资源而相互等待。所以CPU核数远少于GPU。


图4:总结



(解说词来源:李兆石,沐曦光启智能研究院副院长

封面来源:《胡闹厨房》)


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