作者：VíctorMayoral-Vilches跟GiulioCorradi，賽靈思公司
連載兩：工業(yè)類比CPU／GPU，ASIC跟FPGA，誰更得當(dāng)機(jī)器人計(jì)較
CPU跟通用GPU是兩種普遍利用的貿(mào)易計(jì)較平臺(tái)，由于它們可用性高且存在通用性。這些計(jì)算技術(shù)的通用性，是機(jī)器人專家對(duì)其特殊感興趣的緣故原由?？墒峭ㄓ眯缘膬r(jià)值是：
1.通用平臺(tái)的流動(dòng)架構(gòu)難以順應(yīng)新的機(jī)器人場(chǎng)景。追加功用常常須要追加硬件，那也常常意味著要花工夫?qū)π碌挠布Ｖ剐碌捏w系集成度。
分揀機(jī)器人哪家好用物流分揀機(jī)器人研究現(xiàn)狀2.通用性一定招致其正在時(shí)效上的缺陷，從而影響確定性造成。
3.其功耗平常比公用計(jì)較架構(gòu)高一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
4.其流動(dòng)的、沒有具有靈活應(yīng)變才能的架構(gòu)，招致其對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威逼跟歹意行動(dòng)的抵抗才能削弱。熔毀或許鬼魂等網(wǎng)絡(luò)攻擊示例評(píng)釋，若是缺乏重新配置數(shù)據(jù)流流水線的才能，計(jì)較平臺(tái)終極將損失安全性。
總體而言，CPU、GPU跟ASIC等采取流動(dòng)架構(gòu)的器件，正在其為開發(fā)者供給劣勢(shì)的同時(shí)，也讓其支付了價(jià)值。它們所缺乏的靈活應(yīng)變才能，招致其缺乏時(shí)效性，能耗增長(zhǎng)。并且因?yàn)樗鼈儧]法經(jīng)由過程重新配置架構(gòu)去進(jìn)步硬件的抗危險(xiǎn)才能，是以正在收集威逼眼前加倍懦弱。
CPU的工業(yè)類比
自動(dòng)分揀機(jī)器人簡(jiǎn)稱圖1是CPU的工業(yè)類比，它將CPU明白成一系列車間，而且每一個(gè)車間支配一名妙技十分純熟的工人。
圖1：CPU的工業(yè)類比
這些工人每人皆能利用通用對(duì)象出產(chǎn)出簡(jiǎn)直任何產(chǎn)物。每位工人按次序利用分歧的對(duì)象，將原材料制造為廢品，一次出產(chǎn)一件產(chǎn)物。依據(jù)使命的性子，這類串行生產(chǎn)流程能夠用到大批步調(diào)。這些車間根本相互自力，工人能全身心天實(shí)現(xiàn)分歧使命，沒必要憂郁滋擾或調(diào)和問題。只管CPU非常靈巧，但它的底層硬件是流動(dòng)的。CPU依然正在根本的馮諾依曼架構(gòu)上運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器讀取到處理器停止運(yùn)算，然后寫返回存儲(chǔ)器?；旧厦恳粋€(gè)CPU皆以串行方法運(yùn)轉(zhuǎn)，一次一個(gè)指令。同時(shí)架構(gòu)以算術(shù)邏輯單位為中間，每次運(yùn)算皆須要將數(shù)據(jù)輸入到ALU并從ALU輸出數(shù)據(jù)。
閃兔分揀機(jī)器人CPU的工業(yè)類比
GPU也可以用車間跟工人類比，但它們的數(shù)目要大得多，而且工人的專業(yè)化水平也要下良多，如圖2所示。
圖2：GPU的工業(yè)類比
GPU工人只能利用特定的對(duì)象，每人能實(shí)現(xiàn)的使命品種要少得多，但他們實(shí)現(xiàn)使命的服從十分下。GPU工人正在反復(fù)做不異的少許使命時(shí)服從最高，特別是當(dāng)他們?nèi)客瑫r(shí)做同一件工作時(shí)。GPU辦理了CPU的次要缺陷之一，即并行處理大批數(shù)據(jù)的才能。
雖然GPU比CPU擁有十分多的核，但GPU采取的仍然是流動(dòng)的硬件架構(gòu)。GPU的核依然包括某種類型的馮諾依曼處理器。一條指令便能處置懲罰上千條或許更多數(shù)目的數(shù)據(jù)，只管平常必需對(duì)同時(shí)處置懲罰的每一條數(shù)據(jù)停止不異的運(yùn)算。原子處置懲罰元正在數(shù)據(jù)矢量上運(yùn)算，但依然是每一個(gè)ALU履行一條流動(dòng)的指令。是以，用戶依然須要經(jīng)由過程流動(dòng)的數(shù)據(jù)門路，從存儲(chǔ)器將數(shù)據(jù)傳送給這些處理單元。與CPU類似，GPU也采取流動(dòng)硬件構(gòu)建，對(duì)一切的機(jī)器人使用而言，其根本架構(gòu)跟數(shù)據(jù)流皆是流動(dòng)穩(wěn)定的。
FPGA的工業(yè)類比
如果說CPU跟GPU是工人依照次序依次將輸入加工成輸出的車間，那么FPGA就是靈巧的自順應(yīng)工場(chǎng)，可能針對(duì)手中的具體任務(wù)定制創(chuàng)設(shè)裝配線跟傳送帶。
圖4：FPGA的工業(yè)類比
這類靈活應(yīng)變才能，意味著FPGA架構(gòu)師可以先構(gòu)建工場(chǎng)、裝配線跟工位，然后依據(jù)所需實(shí)現(xiàn)的使命對(duì)它們停止量身定制，而不是利用通用對(duì)象。這些工場(chǎng)中的原材料由分派正在裝配線上的工人小組慢慢加工成廢品。每名工人皆反復(fù)天實(shí)現(xiàn)一樣的使命，同時(shí)半成品經(jīng)由過程傳送帶正在工人間停止傳送。如許能大幅晉升生產(chǎn)力，并保障以最好方法充分利用資源跟電力。正在這個(gè)類比中，工場(chǎng)是OpenCL加速內(nèi)核，裝配線是數(shù)據(jù)流流水線，工位是OpenCL計(jì)較功用。
ASIC的工業(yè)類比
與FPGA近似，ASIC也制作工場(chǎng)，可是ASIC中的工場(chǎng)是終極形態(tài)，不克不及竄改。換言之，這些ASIC外部只有機(jī)器人，工場(chǎng)內(nèi)沒有存在人類認(rèn)知。這些裝配線跟傳送帶是流動(dòng)的，沒有容許變換自動(dòng)化流程。ASIC的這類專用型流動(dòng)架構(gòu)付與它們極高的能效，和大批量規(guī)?；霎a(chǎn)下的最低價(jià)錢。但遺憾的是，ASIC的開辟平常須要耗時(shí)多年，并且沒有撐持停止任何變換，那將會(huì)招致后期投入的資產(chǎn)很快跟不上將來生產(chǎn)力晉升的變更。
圖4：ASIC的工業(yè)類比
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