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廣義上的芯片（integrated circuit, IC），是指內含集成電路的硅片，體積很小，計算機和幾乎電子設備中最重要的一部分，承擔著運算和存儲的功能。
在這裡，芯片的概念只是一種俗稱。如果放到實際應用場景中，我們更耳熟能詳的通用芯片是CPU和GPU。
CPU（Centralprocessingunit）中央處理器，包含運算器和控制器，是數字電路。如果將運算器和控制器集成在一片集成電路上，就稱之為微處理器，它是應用最廣泛的一種數字芯片。CPU的結構主要包括運算器（ALU, Arithmetic and Logic Unit）、控制單元（CU, Control Unit）、寄存器（Register）、高速緩存器（Cache）和它們之間通訊的數據、控制及狀態的總線。
CPU 組成架構
CPU是一種串行計算的架構，它遵循的是馮諾依曼架構，其核心就是：存儲程序，順序執行。如下圖示。
CPU串行運算過程
從上圖可以看出，CPU的架構中，計算單元（綠色部分）只佔據了很小的一部分，大量空間都被存儲單元（橙色部分）和控制單元（黃色部分）佔據了，因此在大規模並行計算能力上受到限制，而更擅長做邏輯控制。
所以，就有了GPU（Graphics Processing Unit），中文名稱為圖形處理器，最初用途是處理重複計算量較大的圖形運算。
GPU 組成架構
GPU採用並行計算的概念。並行計算包括時間上的並行和空間上的並行。時間並行計算，是利用了流水線的原理，比如干一件事情需要5個步驟，CPU是幹完上一步才能進入下一步，而GPU是5個步驟一起幹，快速超乎想象；
空間上的並行，是採用了“人海戰術”，使用大量的運算單元處理複雜的運算任務，自然比只擁有少量運算單元的CPU更快。需要特別說明的是，GPU無法單獨工作，必須由CPU控制調用才能工作。CPU可單獨作用，處理複雜的邏輯運算和不同的數據類型，但當需要大量的處理類型統一的數據時，則可調用GPU進行並行計算。
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作者簡介：連續創業者，十二年IT、物聯網行業從業經驗，物聯網、人工智能、大數據領域科普專家。歡迎關注“科技重器”頭號條，每天獲取新鮮資訊，深度解讀科技大事件，精準把握技術趨勢和市場脈搏。
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