Разлика између ГПУ -а и ФПГА -е

Брз напредак ВЛСИ технологије у последњих неколико деценија омогућио је производњу милијарди транзистора на једном чипу. Овај технолошки напредак довео је до дизајна и развоја много бржег и енергетски ефикасног хардвера. Брзо повећавајући радни такт и већи меморијски опсег резултирали су побољшаним перформансама. Побољшање једнојезгрених перформанси процесора опште намене смањило се због смањене стопе повећања радних фреквенција. Два главна разлога за то су све већи јаз између брзина процесора и меморије и ограничења у напајању. Да би решила ова питања, индустрија микропроцесора прешла је на вишејезгрене процесоре. Друге одрживе алтернативе су дошле до слике поред вишејезгрених процесора за превазилажење таквих уских грла, укључујући прилагођене ИЦ-ове и репрограмирајуће ФПГА-е, као и графичке процесоре. Дакле, шта бисте више волели за своје рачунарске захтеве - ГПУ -ове или ФПГА -е?

Шта је ГПУ?

Јединица за графичку обраду (ГПУ), познатија као графичка картица или видео картица, је графички процесор за руковање графичким информацијама за излаз на екрану. ГПУ је специјализовани процесор који је првобитно дизајниран да задовољи потребу за убрзањем графичког приказивања, углавном за повећање графичких перформанси игара на рачунару. У ствари, већина потрошачких ГПУ-а је посвећена постизању врхунских графичких перформанси и визуелних ефеката како би се омогућило живописно играње. Али данашњи ГПУ -и су много више од персоналних рачунара на којима су се први пут појавили.

Пре појављивања графичких процесора, рачунарство опште намене, какво познајемо, било је могуће само са процесорима, који су били први маинстреам процесорски уређаји произведени и за потрошачку употребу и за напредно рачунарство. Рачунање са ГПУ -ом драматично је еволуирало у последњих неколико деценија и нашло широку употребу у истраживањима која се односе на машинско учење, вештачку интелигенцију и дубоко учење. ГПУ је напредовао увођењем ГПУ АПИ -ја, попут Цомпуте Унифиед Девице Арцхитецтуре (ЦУДА), који је отворио пут развоју библиотека за дубоке неуронске мреже.

Шта је ФПГА?

Фиелд Программабле Гате Арраи (ФПГА) је потпуно другачија звер која је подигла перформансе рачунара ГПУ -а на потпуно нови ниво, нудећи врхунске перформансе у апликацијама дубоких неуронских мрежа (ДНН) уз истовремено показивање побољшане потрошње енергије. ФПГА су се у почетку користиле за повезивање електронских компоненти заједно, попут контролера магистрале или процесора, али се временом њихова примена драматично променила. ФПГА су полупроводнички уређаји који се могу електронски програмирати да постану било која врста дигиталног кола или система. ФПГА -е нуде бољу флексибилност и могућности брзог прототипирања у поређењу са прилагођеним дизајном. Алтера Цорпоратион из Сан Јосеа у Калифорнији један је од највећих произвођача ФПГА -а, а 2015. је компанију преузео Интел. Они се веома разликују од хардвера заснованог на инструкцијама, као што су графички процесори, а најбољи део је то што се могу поново конфигурисати тако да одговарају захтевима оптерећења са већим подацима, као што су апликације за машинско учење.

Разлика између ГПУ -а и ФПГА -е

Технологија

- ГПУ је специјализовано електронско коло које је првобитно дизајнирано да задовољи потребу за убрзањем графичког приказа за научна и инжењерска рачунара опште намене. ГПУ -и су дизајнирани да раде на СИМД (сингле мултипле мултипле дата) начин. ГПУ растерећује неке делове кода који троше енергију убрзавајући перформансе апликација које раде на ЦПУ-у. ФПГА, с друге стране, су полупроводнички уређаји који се могу електронски програмирати да постану било које дигитално коло или систем који желите.

Латентност

- ФПГА -е нуде мање кашњење од графичких процесора, што значи да су оптимизоване за обраду апликација чим се унос унесе са минималним одлагањем. Архитектура ФПГА -е омогућава постизање велике рачунске снаге без сложеног процеса пројектовања, што га чини идеалним за апликације са најмањим кашњењем. Они постижу знатно веће рачунарске способности за мање могуће време у поређењу са графичким процесорима, који се релативно морају развијати да би остали релевантни.

Енергетску ефикасност

- Енергетска ефикасност је годинама важна метрика перформанси и ФПГА -и се у томе истичу јер су познати по својој енергетској ефикасности. Они могу подржати врло високе стопе протока података у погледу паралелне обраде у круговима имплементираним у реконфигурабилној структури. Најбоља ствар код ФПГА -а је то што се могу поново конфигурирати што нуди флексибилност која им даје предност у односу на њихове ГПУ колеге за одређене домене апликација. Многе широко распрострањене операције са подацима могу се ефикасно имплементирати на ФПГА преко хардверског програмабилности. ГПУ -ови су такође енергетски ефикасни, али само за СИМД токове.

Операције са покретним зарезом

- Многе рачунарске апликације високих перформанси, попут дубоког учења, захтевају снажну зависност од операција са покретним зарезом. Иако флексибилна архитектура ФПГА -а показује изванредан потенцијал у ријетким мрежама, које су једна од најпопуларнијих тема у МЛ апликацијама, оне трпе да постигну веће брзине за апликације које широко користе аритметичке операције с помичним зарезом. Операције са покретним зарезом су нешто у чему су ГПУ -и заиста добри. Најбржи ГПУ има перформансе са покретним зарезом од највише 15 ТФЛОПС.

ГПУ вс. ФПГА: Табела поређења

Резиме

Укратко, ГПУ -ови омогућавају флексибилно развојно окружење и брже време заокрета, али ФПГА -и нуде много бољу флексибилност и могућности брзог прототипирања. Док су ГПУ-и најбољи када су у питању рачунарске апликације високих перформанси које зависе од аритметичких операција са плутајућим зарезом, ФПГА-и су одлични за апликације које захтевају енергију, а њихова латенција је много више детерминистичка јер су специјализовани процесори који се могу електронски конфигурисати да постану било које врсте дигиталног кола или система. У неким областима примене, ФПГА -е је тешко победити, попут војних апликација, попут система за навођење пројектила, који захтевају малу латенцију.

Видите још о: ,