一文搞懂什么是GPU、什么是CUDA(通俗易懂版)

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本文詳細探討了GPU的重要性、設計初衷及其在AI訓練和推理中的應用,同時介紹了CUDA平臺及其對GPU計算能力的擴展。通過深入了解GPU和CUDA,讀者可以更加明晰當前AI技術發展的趨勢和需求,以及如何利用這些技術推動行業的前進。

身處AI時代的我們,想必都聽過”GPU“、英偉達。但是真正了解GPU的人,可能并不多。本文,通過與chatGLM一系列對話,對GPU相關問題,刨根問底,得到了答案。讓我們一起來看看吧…

記得本人剛入行,做私有化交付型的一些AI產品和項目的時候,一些AI算法模型,我們會同時給出CPU版本性能參數和GPU性能參數,有些AI算法服務需要客戶自行準備GPU機器,用于算法前期POC測試和運行。印象最深刻的就是:幾乎所有涉及到圖像處理、CV領域的算法,比如車輛檢測、物體檢測、人臉識別等都需要GPU機器。當時,我就是那么去“記”的,也沒怎么耽誤推進產品和項目進度,所以也沒深究到底什么是GPU?、什么是CUDA?

恰逢本人今年4月份,在面試某公司大模型產品經理崗位時(偏技術型),被問到了 “什么是CUDA?”——所以趁有時間,分享一下~

當前AIGC的時代浪潮已經掀過一翻,目前遺留的最大問題就是:【算力短缺問題】。所以,未來大力發展“算力”,是大勢所趨。我們AI的從業者們,也可再往深入探究一些,為行業的共同發展和認知普及,做一些貢獻。——這也是本篇本章產出的另一原因。

一、GPU是啥?干嘛用的?非它不可嗎?

眾所周知,在【電腦】里,有個充當”腦子“的東西,叫做:CPU(中央處理單元),它能夠進行各種計算任務,包括圖像處理和數據分析。

好,那直接用CPU進行各種運算不就得了,為啥做深度學習、搞AI模型的這幫團隊,非得用GPU?

—————一個字:快!七個字:并行計算,所以快!

好,那下面再深究一下:

  1. 為何GPU就能并行計算了?
  2. GPU怎么個并行計算法?
  3. GPU的發明,是為了解決什么問題的?

1. GPU的設計初衷——為了加速圖形計算和圖形渲染

背景:在20世紀90年代,計算機游戲和多媒體內容的興起,對于能夠快速生成復雜3D圖形的硬件需求日益增長,而那時的CPU只能順序執行指令。

2. 為什么圖像圖形計算,就非得需要“并行運算“提效呢?

并行計算提效的原因:一個工人一個點一個點噴涂 v.s. 一堆工人同時噴涂。

圖形計算與渲染需要計算每個像素點的亮度、顏色等數值,如果一個點一個點順序執行,那太慢,而并行運算就快很多啦?!狦PU 有多個核。

下面這張圖更直接:

3. 為何AI訓練、AI推理等深度學習任務,也需要高性能運算?為何選GPU?

在AI推理中,有很多重復性的計算,比如大量的加減乘除運算。

在AI深度學習任務中,建模的目標就是:求解目標函數?!繕撕瘮登蠼?,需要求解出每個特征對應的參數?!热绗F在的AI大模型,動不動10億級別、百億級別參數量級。

圖:目標函數示例

所以,需要提高訓練和在線推理性能的東西?!怯袀€現成的東西:GPU??梢阅脕砑从谩?/p>

GPU的應用場景,也由最初的”加速圖形渲染“,演變到了現在的”通用計算“場景。

二、什么是CUDA?

好了,了解了前面GPU是什么、GPU的設計初衷、GPU能干嘛?(加速圖形計算–通用高性能計算:AI訓練&AI推理);

下面再了解一下,什么是CUDA吧?

——CUDA,是在英偉達Ian Buck(CUDA項目負責人)率領下,于2006年正式推出的全球首款GPU上的通用計算解決方案。可以理解為,它是一個軟件平臺,里面包含各種庫函數,包括:圖形庫、數學庫、深度學習庫、runtime庫等;個人理解,CUDA它就是實現AI深度學習任務的一個軟件平臺或框架,類似的還有Pytorch、Tensorflow。

三、除了英偉達的V100、A100、H100等GPU,還有哪些廠家有哪些GPU?

1. 國外除了英偉達做AI芯片的廠商,還有:

數據來源:chatGLM-2024年7月.

2. 國內做AI算力的廠商,以華為昇騰為主力代表,其它廠家還有:

遂原科技(騰訊投資)、地平線、寒武紀、百度(昆侖芯片)、比特大陸、中科曙光、海光、壁仞科技、摩爾線程(GPU芯片“春曉”)、礪算科技(G100)、象帝先(天鈞一號)、智繪微(IDM9系列)、芯動力(RPP-R8)等等;

更多國產算力芯片廠商,可詳見這篇文章:GPU國產替代逆流而上 盤點九個值得關注的國產GPU產品(https://new.qq.com/rain/a/20230108A00HNE00),或者自行翻一翻歷年的《算力行業研究報告》~

四、本文參考資料

1、一文讀懂 GPU 的發展歷程:https://juejin.cn/post/7125824952342675464

2、英偉達為什么這么紅:說說GPU計算背后的故事:https://new.qq.com/rain/a/20230108A00HNE00

3、GPU國產替代逆流而上 盤點九個值得關注的國產GPU產品:https://new.qq.com/rain/a/20230108A00HNE00

本文由 @南方碟道 原創發布于人人都是產品經理。未經許可,禁止轉載

題圖來自Unsplash,基于CC0協議

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  1. 為什么超鏈接都最終給我搞成了文本,對后臺編輯不能不服??

    來自北京 回復