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為什么手機(jī)可以暢通無(wú)阻地運(yùn)行各種應(yīng)用軟件？為什么在線課堂可以無(wú)卡頓、零延時(shí)？為什么電子設(shè)備的功能正在越來(lái)越強(qiáng)大？在這一切背后，它們的“大腦”——芯片，正在閃耀著智能的光。
不斷增長(zhǎng)的算力需求
算力，字面意義為計(jì)算能力，更具體地說(shuō)，它指的是系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行計(jì)算、輸出結(jié)果的能力。廣義上說(shuō)，從算盤到超級(jí)計(jì)算機(jī)，都是算力的承載者。
算力這一概念與計(jì)算機(jī)的發(fā)展史緊密相連。最初的計(jì)算機(jī)十分笨重，足有幾十噸重，為了讓計(jì)算機(jī)“瘦身”，人們開始嘗試將電子元器件用一些方法聚集起來(lái)。20世紀(jì)50年代末，集成電路誕生了，它將一個(gè)電路的大量元器件集合在了一塊單晶片上，而這一載體就是赫赫有名的芯片。芯片的性能直接決定著電子設(shè)備的算力，計(jì)算機(jī)也因芯片時(shí)代的到來(lái)變得越來(lái)越強(qiáng)、越來(lái)越輕、越來(lái)越小。
如今，人工智能、量子計(jì)算、生物技術(shù)等領(lǐng)域正因一系列令人矚目的技術(shù)革新而閃耀著無(wú)與倫比的光彩，它們需要處理和分析海量數(shù)據(jù)，對(duì)算力的需求不斷增長(zhǎng)。這就像一個(gè)積木游戲，隨著等級(jí)的提高，我們需要更多積木來(lái)搭建更復(fù)雜的模型。
更有力的“大腦”
芯片功能不一，用途不同，從日常生活中的手機(jī)到遨游太空的衛(wèi)星，內(nèi)部都搭載著多種類型的芯片，其中，我們最常聽說(shuō)的恐怕就是CPU和GPU了。
中央處理器（Central Processing Unit，簡(jiǎn)稱CPU），是計(jì)算機(jī)的核心部分。它負(fù)責(zé)解釋指令的功能，控制各類指令的執(zhí)行過(guò)程，完成各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算。
圖形處理單元（Graphics Processing Unit，簡(jiǎn)稱GPU）則一直搭載在顯卡之上。比起普通的CPU，它對(duì)復(fù)雜運(yùn)算的解決能力更強(qiáng)，擅長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行多種小任務(wù)，被用來(lái)處理電腦游戲和動(dòng)畫中的圖形。
二者的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念截然不同。出于通用的考慮，CPU的單元設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，內(nèi)核數(shù)量較大、較少，且給緩存留出了大量空間；而圖形處理的特點(diǎn)是對(duì)大量同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行密集的運(yùn)算，所以GPU的架構(gòu)更加直接，核心計(jì)算單元更小、更多、更高效。
科研人員和工程師發(fā)現(xiàn)，GPU的這種能力可以用來(lái)幫助解決很多復(fù)雜問(wèn)題，于是，人們開始讓這個(gè)“大腦”一心多用，GPGPU（General-Purpose Computing on Graphics Processing Units，直譯為“利用圖形處理單元進(jìn)行通用計(jì)算”）應(yīng)運(yùn)而生。雖然本質(zhì)上GPGPU仍然是GPU芯片，但它們已經(jīng)被優(yōu)化，用來(lái)執(zhí)行更多非圖形的計(jì)算任務(wù)。
未來(lái)都市的重要一環(huán)
1.并行計(jì)算的超級(jí)能力
GPGPU擁有成百上千個(gè)核心單元，可以同時(shí)處理大量的數(shù)據(jù)，就像城市中的每一個(gè)交通信號(hào)燈背后都有一個(gè)智能助手。這種并行處理能力使得智能系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)分析交通數(shù)據(jù)，確保交通順暢。
2.快速傳遞信息的“高速公路”
GPGPU擁有極高的內(nèi)存帶寬，意味著它能夠迅速讀取和寫入大量數(shù)據(jù)。因此，它能夠幫助智能系統(tǒng)快速處理城市各個(gè)角落可影響交通的信息，如車輛速度、行人流動(dòng)、天氣狀況等，迅速做出反應(yīng)，確保整個(gè)交通系統(tǒng)的安全、高效。
3.多才多藝的“超級(jí)英雄”
GPGPU不僅圖形處理能力卓越，還擁有強(qiáng)大的通用計(jì)算能力，這使得它能在眾多不同的領(lǐng)域發(fā)揮作用。無(wú)論是自動(dòng)駕駛汽車的感知系統(tǒng)，還是交通控制中心的大數(shù)據(jù)分析，它都能夠提供強(qiáng)大的算力支持。
4.“能干”又節(jié)能
在提供高性能的同時(shí)，GPGPU還能保持較高的能效比。在執(zhí)行計(jì)算任務(wù)時(shí)，它能夠以更低的能耗完成更多的工作，這對(duì)于未來(lái)的城市發(fā)展尤為重要。
想要訓(xùn)練人工智能，讓它們執(zhí)行更深度的學(xué)習(xí)、分析、模擬、運(yùn)行，我們就需要借助先進(jìn)的芯片技術(shù)，為服務(wù)人類的發(fā)展需求提供更智能、高效的解決方案，推動(dòng)科技與社會(huì)的融合發(fā)展。
責(zé)任編輯：魏敏
