算法工程师该如何看待硬件侧知识?

GPU乃至硬件侧的整体逻辑,是CV算法工作中必不可少的组成部分,也是算法模型所依赖的重要物理载体。


GPU的相关知识

现在AI行业有个共识,认为是数据的爆发和算力的突破开启了深度学习在计算机视觉领域的“乘风破浪”,而其中的算力,主要就是指以GPU为首的计算平台。

GPU(Graphical Processing Unit)从最初用来进行图形处理和渲染(玩游戏),到通过CUDA/OpenCL库以及相应的工程开发之后,成为深度学习模型在学术界和工业界的底层计算工具,其有以下的一些特征:

异构计算:GPU能作为CPU的协处理器与CPU协同运算。

单指令流多数据流(SIMD)架构:使得同一个指令(比如对图像数据的一些操作),可以同时在多个像素点上并行计算,从而得到比较大的吞吐量,深度学习中大量的矩阵操作,让GPU成为一个非常适合的计算平台。

多计算核心。比如Nvidia的GTX980GPU中,在和i7-5960CPU差不多的芯片面积上,有其128倍的运算速度。GTX980中有16个流处理单元,每个流处理单元中包含着128个CUDA计算核心,共有2048个GPU运算单元,与此同时i7-5960CPU只有16个类似的计算单元。

CUDA模块。作为GPU架构中的最小单元,它的设计和CPU有着非常类似的结构,其中包括了一个浮点运算单元,整型运算单元以及控制单元。一个流处理单元中的CUDA模块将执行同一个指令,但是会作用在不同的数据上。多CUDA模块意味着GPU有更加高的计算性能,但更重要的是在算法侧有没有高效地调度和使用。

计算核心频率。即时钟频率,代表每一秒内能进行同步脉冲次数。就核心频率而言,CPU要高于GPU。由于GPU采用了多核逻辑,即使提高一些频率,其实对于总体性能影响不会特别大。

内存架构。GPU的多层内存架构包括全局内存,2级缓存,和芯片上的存储(包括寄存器,和1级缓存共用的共享内存,只读/纹理缓存和常量缓存)。


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