【技术科普】CPU、GPU、TPU、NPU分别是什么？哪个最强？

本文主要是介绍【技术科普】CPU、GPU、TPU、NPU分别是什么？哪个最强？，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

技术日新月异，物联网、人工智能、深度学习等遍地开花，各类芯片名词CPU，GPU, TPU, NPU层出不穷…它们都是什么？又有着什么千丝万缕的关系和区别？

接下来，统一介绍一下：

01 CPU

CPU最早用于计算机的控制单元和运算单元，随着计算机技术的发展，CPU逐渐成为了计算机系统中最重要的部分，担负着整个计算机系统的核心任务。

CPU由多个结构组成，其中包括运算器（ALU, Arithmetic and Logic Unit）、控制单元（CU, Control Unit）、寄存器（Register）、高速缓存器（Cache），它们之间通过数据、控制及状态总线进行通讯。这些结构和通讯方式是CPU完成各种任务的必要基础，也是提高计算机运算效率的关键因素。

特点：CPU具有通用性和灵活性，能够执行各种任务，如操作系统管理、软件运行和数据处理等。它擅长串行计算，即按照指定顺序执行任务。

应用：广泛应用于个人电脑、服务器、移动设备等各种计算设备中。

CPU可单独工作，处理复杂的逻辑运算和不同的数据类型；那为什么会出现GPU呢？

这是因为：但当需要大量的处理类型统一的数据时，则需要调用GPU进行并行计算。

02 GPU

GPU全称为Graphics Processing Unit，中文：图形处理器，就如它的名字一样，是一种专门用于处理图形和图像计算任务的处理器。最初设计用于加速计算机图形渲染，随着对图形表现要求的提高，GPU逐渐发展成为具备强大并行计算能力的处理器。

特点：从架构图上我们可以看到GPU拥有大量的小型处理核心，可同时处理多个任务，能够高效地执行并行计算。它在处理复杂图像、视频和3D图形等方面表现出色。但值得注意的是，GPU无法单独工作，必须由CPU进行控制调用才能工作。

应用：基于它的特点，GPU不仅可以在图像处理领域大显身手，如游戏产业、动画制作；它还被用来科学计算、密码**、数值分析、海量数据处理（排序，Map-Reduce等）、金融分析等需要大规模并行计算的领域。

根据以上所述，CPU和GPU都是较为通用的芯片，但是，万能工具的效率永远比不上专用工具。所以，出现了NPU和TPU！

03 NPU

NPU（Neural network Processing Unit），即神经网络处理器。神经网络处理器NPU采用“数据驱动并行计算”的架构，是专门为人工智能应用开发的处理器，尤其擅长进行神经网络的训练和推理计算，特别是处理视频、图像类的海量多媒体数据。

特点：NPU采用了专门的硬件加速技术，能够高效地进行大规模的矩阵运算，解决了传统芯片在神经网络运算时效率低下的问题。

应用：NPU主要应用于人脸识别、语音识别、自动驾驶、智能相机等需要进行深度学习任务的领域。比如英码科技的智能工作站，搭载的就是高效的NPU，具备高效、高性能的算力，能够高效精准完成视频的智能分析处理任务，助力不同领域实现智能化应用。

随着人工智能的深入发展，另一种专业的计算需求逐渐涌现，因此有了TPU的出现！

04 TPU

TPU全称是Tensor Processing Unit芯片，中文：张量处理单元芯片，是谷歌开发的一种特殊类型的芯片，专门用于加速人工智能（AI）和机器学习（ML）工作负载。TPU主要针对张量（tensor）操作进行了优化，提高了机器学习相关任务的性能。

据称，TPU与同期的CPU和GPU相比，可以提供15-30倍的性能提升，以及30-80倍的效率（性能/瓦特）提升。初代的TPU只能做推理，要依靠Google云来实时收集数据并产生结果，而训练过程还需要额外的资源；而第二代TPU既可以用于训练神经网络，又可以用于推理。

特点：TPU具有卓越的张量计算能力，能够高速进行大规模矩阵运算，支持高性能的神经网络训练和推理计算。

应用：常用于机器学习模型的训练和推理计算，例如在自然语言处理、计算机视觉和语音识别等领域中发挥重要作用。比如英码科技的IVP03C、IVP03X这两款智能工作站（边缘计算盒子），就是搭载了强悍的TPU处理器，具备卓越的计算能力，算力高达17.6TOPS和32TOPS，同时支持浮点运算，卓越的芯片性能可以满足多种较复杂的长尾算法运算需求，赋能多领域实现AI应用。