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常用CPU、GPU、NPU、DSP、ASIC等芯片区别介绍

1、概述

实际开发中经常听说到CPU、GPU、NPU、DSP、ASIC、Soc等概念,大家可能都知道这些名词的概念,但是它们之间有什么区别,可能并不能一下子解释清楚;本文尝试针对上述名词及它们的区别做一个简单的学习汇总,方便日后查询。

声明:以下内容仅代表个人学习总结观点,如有描述不对之处,欢迎指正,谢谢。

2、基础概念说明

上图对这几个名词做了一个简单的分类,大致分为两类,一类是通用处理器,另一类是专用处理器。

2.1、关键技术对比

类型	  全称	                     核心架构特征	                  典型指令集
MCU	  Microcontroller Unit	    集成CPU+内存+外设的单芯片系统	  ARM Thumb/AVR/RISC-V
GPU	  Graphics Processing Unit	SIMD架构,大规模并行计算单元	  CUDA/OpenCL
NPU	  Neural Processing Unit	脉动阵列加速矩阵运算	          私有指令集
TPU	  Tensor Processing Unit	Google设计的ASIC型AI加速器	  TensorFlow指令集
DSP	  Digital Signal Processor	哈佛结构,硬件乘法累加器	      TMS320C6x VLIW
ASIC  Application-Specific IC	应用定制化电路	              无通用指令集
SoC	  System on Chip	        多IP核集成系统	              异构指令集混合

2.2、应用场景对比

(1)MCU

主要用于工业控制、假电控制,是目前使用最普遍的处理器;

(2)GPU

主要用于图形渲染,一开始GPU主要应用于图像处理领域,后来随着技术的发展,也逐渐在并行计算领域使用;

(3)NPU/TPU

这两个主要在图像识别、自然语音处理等领域广泛使用,尤其是随着AI技术的不断发展,NPU/TPU的地位越来越重要;

(4)DSP

主要在通信领域、音频算法处理领域中广泛使用;

(5)ASIC

区块链技术发展的兴起,给ASIC带来了快速发展,在加密矿机、视频编码等领域广泛使用;

(6)Soc

Soc不再是单一处理器,而是多个不同处理的集合,通常情况下是通用处理器和专用处理器的集成系统,例如手机处理器,自动驾驶控制器等;

2.3、选型参考

3、高通SnapDragon Soc介绍

以下内容以高通骁龙8Gen3 Soc为基础进行介绍。

3.1、核心组成部分

3.2、各单元介绍说明

(1) Kryo CPU集群
架构:64位ARMv9异构设计(1+5+2三级簇)
1×Cortex-X4 @3.3GHz (性能核心)
5×Cortex-A720 @3.2GHz (平衡核心)
2×Cortex-A520 @2.3GHz (能效核心)

作用:
操作系统调度
应用线程管理
基础运算处理

技术特征:
支持LPDDR5X 4800MHz
4MB三级缓存

(2)Adreno GPU
架构:第7代定制架构
规格:
1.5倍光线追踪性能提升
50% AI算子加速
核心职责:
图形渲染(Vulkan 1.3/OpenGL ES 3.2)
AI训练辅助(与NPU协作)
通用计算(通过OpenCL)

(3)Hexagon数字信号处理器

这里又分为NPU、DSP和TPU。

A)NPU:第七代AI引擎(45 TOPS)
Transformer网络专项优化
B)TPU:INT4稀疏计算
C)DSP:低功耗传感处理
应用场景:
语音唤醒词识别
AON情境感知

(4) X70集成式5G调制解调器
参数    规格
下行速度    10Gbps (毫米波)
上行速度    3.5Gbps
频段支持    Sub-6GHz + mmWave
关键技术    智能天线切换
双卡特性    DSDA双通

(5) 安全处理器
Secure Execution Environment:
独立Arm TrustZone
硬件级生物识别加密
功能实现:
数字车钥匙保护
加密货币密钥存储
声纹特征保存

(6)传感器中枢
组成:
低功耗MCU (ARM Cortex-M55)
微型NPU (2 TOPS)

http://www.xdnf.cn/news/3922.html

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