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芯片底层原理与产业全景:从入门到精通 第 2 讲 计算类芯片深度拆解:CPU/GPU/NPU/MCU/DSP 核心架构与本质区别,从底层逻辑看懂算力演进

芯片底层原理与产业全景:从入门到精通 第 2 讲 计算类芯片深度拆解:CPU/GPU/NPU/MCU/DSP 核心架构与本质区别,从底层逻辑看懂算力演进 【本篇导读】 上一讲我们搭建了芯片的 7 大分类框架,其中计算与控制类芯片是整个芯片产业的核心,也是技术壁垒最高、市场价值最大的赛道。很多读者会有疑问:同样是做计算,为什么有的叫 CPU,有的叫 GPU,还有 NPU、MCU、DSP?它们的本质区别到底是什么?为什么 AI 时代 NPU 会异军突起?本篇我们从计算芯片的底层统一逻辑出发,逐个拆解五大计算芯片的核心架构、设计目标、技术特点与典型场景,配合代码实例与性能对比,帮你从底层看懂算力的本质,建立计算芯片的完整认知体系。一、先看透本质:所有计算芯片,都源于同一个底层框架所有计算芯片无论叫什么名字,本质上都遵循冯・诺依曼计算体系,核心都是 “取指令→译码→执行→写回结果” 的循环。它们的差异,本质是架构设计的目标函数不同:有的追求通用串行性能,就要堆控制逻辑和缓存;有的追求并行吞吐,就要堆计算单元,简化控制;有的追求极致低功耗与集成度,就要整合外设,降低主频;有的追求特定算法的极致效率,就要做硬件级专用加速。一句话总结:没有最优的架构,只有最适合场景的架构。理论来源:《计算机体系结构:量化研究方法(第 6 版)》,John L. Hennessy / David A. Patterson,计算机体系结构领域经典教材
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