【总结】NPU/CPU/GPU 傻傻分不清? - CSDN博客
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芯片里面的CPU、GPU、NPU究竟是什么,它们是怎么工作的?
【总结】NPU/CPU/GPU傻傻分不清?
Channon_
于 2021-03-0415:25:02 发布
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本文主要解答以下问题,
NPU是新玩意儿吗?芯片里面的CPU、GPU、NPU究竟是什么,它们是怎么工作的?
引言:中国首款嵌入式NPU诞生
6月20日,中星微“数字多媒体芯片技术”国家重点实验室在京宣布,中国首款嵌入式NPU(神经网络处理器)芯片诞生,目前已应用于全球首款嵌入式视频处理芯片“星光智能一号”。
这意味着什么? 标志着我国在NPU领域的研究和开发上取得了重大突破、基于“数据驱动并行计算”架构的深度学习人工智能领域达到国际先进水平、使我国视频监控行业发展由模拟时代、数字时代跨入智能时代为啥要做NPU的研究? 简言之,将深度学习系统做到小型化,用在嵌入式系统中。
其他同类产品不香嘛? 不香
传统的冯诺依曼架构CPU,在面对这种类型数据运算时已经力不从心信号处理器DSP同样无法高效处理大量并行运算图形处理器GPU是为三维图形设计,用于CNN算法功耗高、成本高,且不适合嵌入环境可编程门阵列FPGA能灵活实现各种算法架构,但一般用于算法原型机的验证,同样存在功耗高、价格高问题
NPU强在哪儿?
采用全新的数据驱动并行运算架构,颠覆了冯诺依曼架构,极大提升了计算能力与功耗之比,擅长处理海量视频、图像类多媒体数据(集成视频信号处理、视频压缩编码模块以及神经网络处理器),能使人工智能在嵌入式机器视觉应用中大显身手。
典型的应用场景 视频监控领域(其中之一)--目标检测跟踪、汽车无人驾驶或智能辅助、无人机自动拍摄、跟踪、避障,智能机器人理解合成语言、娱乐和陪护等
此前的技术主要存在两方面局限,一是识别准确度不高;二是传统技术需要先把海量视频数据传到后台,再在后台进行识别,无法实时得到结果。
什么是CPU?
中央处理器(CPU),是电子计算机的主要设备之一,电脑中的核心配件。
其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
CPU是计算机中负责读取指令,对指令译码并执行指令的核心部件。
中央处理器主要包括两个部分,即控制器、运算器,其中还包括高速及实现它们缓冲处理器之间联系的数据、控制的总线。
电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。
中央处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。
在计算机体系结构中,CPU是对计算机的所有硬件资源(如存储器、输入输出单元)进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元。
CPU是计算机的运算和控制核心。
计算机系统中所有软件层的操作,最终都将通过指令集映射为CPU的操作。
什么是GPU?
图形处理器(英语:GraphicsProcessingUnit,缩写:GPU),又称显示核心、视觉处理器、显示芯片,是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上做图像和图形相关运算工作的微处理器。
GPU使显卡减少了对CPU的依赖,并进行部分原本CPU的工作,尤其是在3D图形处理时GPU所采用的核心技术有硬件T&L(几何转换和光照处理)、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等,而硬件T&L技术可以说是GPU的标志。
GPU的生产商主要有NVIDIA和ATI。
GPU的构成相对简单,有数量众多的计算单元和超长的流水线,特别适合处理大量的类型统一的数据。
但GPU无法单独工作,必须由CPU进行控制调用才能工作。
CPU可单独作用,处理复杂的逻辑运算和不同的数据类型,但当需要大量的处理类型统一的数据时,则可调用GPU进行并行计算。
什么是TPU?
在NPU前推出的张量处理器,个人认为是后续机器学习、深度学习专用处理器的祖师爷。
TPU(TensorProcessingUnit)即张量处理单元,是一款为机器学习而定制的芯片,经过了专门深度机器学习方面的训练,它有更高效能(每瓦计算能力)。
因为它能加速其第二代人工智能系统TensorFlow的运行,而且效率也大大超过GPU――Google的深层神经网络就是由TensorFlow引擎驱动的。
TPU是专为机器学习量身定做的,执行每个操作所需的晶体管数量更少,自然效率更高。
TPU与同期的CPU和GPU相比,可以提供15-30倍的性能提升,以及30-80倍的效率(性能/瓦特)提升。
TPU每瓦能为机器学习提供比所有商用GPU和FPGA更高的量级指令,这基本相当于7年后的科技水平。
TPU是为机器学习应用特别开发,以使芯片在计算精度降低的情况下更耐用,这意味每一个操作只需要更少的晶体管,用更多精密且大功率的机器学习模型,并快速应用这些模型,因此用户便能得到更正确的结果。
什么是NPU?
嵌入式神经网络处理器(NPU)采用“数据驱动并行计算”的架构,特别擅长处理视频、图像类的海量多媒体数据。
NPU处理器专门为物联网人工智能而设计,用于加速神经网络的运算,解决传统芯片在神经网络运算时效率低下的问题。
在GX8010中,CPU和MCU各有一个NPU,MCU中的NPU相对较小,习惯上称为SNPU。
NPU处理器包括了乘加、激活函数、二维数据运算、解压缩等模块。
乘加模块用于计算矩阵乘加、卷积、点乘等功能,NPU内部有64个MAC,SNPU有32个。
激活函数模块采用最高12阶参数拟合的方式实现神经网络中的激活函数,NPU内部有6个MAC,SNPU有3个。
二维数据运算模块用于实现对一个平面的运算,如降采样、平面数据拷贝等,NPU内部有1个MAC,SNPU有1个。
解压缩模块用于对权重数据的解压。
为了解决物联网设备中内存带宽小的特点,在NPU编译器中会对神经网络中的权重进行压缩,在几乎不影响精度的情况下,可以实现6-10倍的压缩效果。
NPU,CPU,GPU如何工作?
手机芯片和电脑的CPU是不一样的,手机芯片叫做Soc,是集成了很多的东西的,CPU、GPU、NPU就是代表。
其中CPU是负责计算和整体协调的,而GPU是负责和图像有关的部分,NPU负责和AI有关的部分。
其工作流程则是,任何工作都要先通过CPU,CPU再根据这一块的工作的性质来决定分配给谁。
如果是图形方面的计算,就会分配给GPU,如果是AI方面的计算需求,就分配给NPU。
手机芯片中除了NPU、CPU、GPU之外,还有DSP、ISP、基带等等,这些和上述NPU、GPU的工作性质其实也是一样的,分别处理不同的任务,都是通过CPU来进行指挥的。
附录(各种PU缩写,全称集合)
APU--AcceleratedProcessingUnit,加速处理器,AMD公司推出加速图像处理芯片产品。
BPU--BrainProcessingUnit,地平线公司主导的嵌入式处理器架构。
CPU--CentralProcessingUnit中央处理器,目前PCcore的主流产品。
DPU--DeeplearningProcessingUnit,深度学习处理器,最早由国内深鉴科技提出;另说有DataflowProcessingUnit数据流处理器,WaveComputing公司提出的AI架构;DatastorageProcessingUnit,深圳大普微的智能固态硬盘处理器。
FPU--FloatingProcessingUnit浮点计算单元,通用处理器中的浮点运算模块。
GPU--GraphicsProcessingUnit,图形处理器,采用多线程SIMD架构,为图形处理而生。
HPU--HolographicsProcessingUnit全息图像处理器,微软出品的全息计算芯片与设备。
IPU--IntelligenceProcessingUnit,DeepMind投资的Graphcore公司出品的AI处理器产品。
MPU/MCU--Microprocessor/MicrocontrollerUnit,微处理器/微控制器,一般用于低计算应用的RISC计算机体系架构产品,如ARM-M系列处理器。
NPU--NeuralNetworkProcessingUnit,神经网络处理器,是基于神经网络算法与加速的新型处理器总称,如中科院计算所/寒武纪公司出品的diannao系列。
RPU--RadioProcessingUnit,无线电处理器,ImaginationTechnologies公司推出的集合集Wifi/蓝牙/FM/处理器为单片的处理器。
TPU--TensorProcessingUnit张量处理器,Google公司推出的加速人工智能算法的专用处理器。
目前一代TPU面向Inference,二代面向训练。
VPU--VectorProcessingUnit矢量处理器,Intel收购的Movidius公司推出的图像处理与人工智能的专用芯片的加速计算核心。
WPU--WearableProcessingUnit,可穿戴处理器,InedaSystems公司推出的可穿戴片上系统产品,包含GPU/MIPSCPU等IP。
XPU--百度与Xilinx公司在2017年Hotchips大会上发布的FPGA智能云加速,含256核。
ZPU--ZylinProcessingUnit, 由挪威Zylin公司推出的一款32位开源处理器。
参考链接
https://www.sohu.com/a/84710518_160309
https://blog.csdn.net/qq_40695642/article/details/101602284
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1662114168307081910&wfr=spider&for=pc
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1663935092143263199&wfr=spider&for=pc
Channon_
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通俗易懂告诉你CPU/GPU/TPU/NPU...都是什么意思?
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现在这年代,技术日新月异,物联网、人工智能、深度学习等概念遍地开花,各类芯片名词GPU,TPU,NPU,DPU层出不穷…它们都是什么鬼?与CPU又是什么关系?
一、CPU
CPU(CentralProcessingUnit,中央处理器)就是机器的“大脑”,也是布局谋略、发号施令、控制行动的“总司令官”。
CPU的结构主要包括运算器(ALU,ArithmeticandLogicUnit)、控制单元(CU,ControlUnit)、寄存器(Register)、高速缓存器(Cach
五大移动GPU厂商
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《谁能笑傲江湖?移动处理器门派那些事儿》一文中我们把2012年的移动处理器的厂商做了一番介绍,并按照各自的属性给划分了门派。
既然把他们称为江湖门派,那么每一个门派总要有自己的绝活。
移动处理器厂商中CPU基本都是源自ARM,同架构下各家厂商的表现都差不多,能成为镇派之宝的绝学都是在GPU上。
超能网近日奉上续作,对五大移动GPU厂商进行了逐一点评——做能移动处理器的厂商可以洋洋洒洒列出几十家,我们精挑
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GPU
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CPU即中央处理器,CentralProcessingUnit的缩写。
TPU即谷歌的张量处理器,TensorProcessingUnit的缩写。
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我们知道手机芯片和电脑的CPU是不一样的,手机芯片叫做Soc,是集成了很多的东西的,CPU、GPU、NPU就是代表。
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