GPU基本介绍与各GPU性能、价格比较

1 GPU基本概念

1.1 CUDA

CUDA（Compute Unified Device Architecture），是显卡厂商NVIDIA推出的运算平台。 CUDA™是一种由NVIDIA推出的通用并行计算架构，该架构使GPU能够解决复杂的计算问题。
CUDA核心数量决定了GPU并行处理的能力，在深度学习、机器学习等并行计算类业务下，CUDA核心多意味着性能好一些。

1.2 Tensor(张量) 内核

CUDA是NVIDIA推出的统一计算架构，NVIDIA过去的几乎每款GPU都有CUDA Core，而Tensor Core是最近几年才有的，Tensor Core是专为执行张量或矩阵运算而设计的专用执行单元，而这些运算正是深度学习所采用的核心计算函数。Tensor核心在训练方面能够提供高达12倍的teraflops (TFLOPS) 峰值，而在推理方面则可提供6倍的TFLOPS峰值。每个Tensor核心每个时钟周期可执行64次浮点混合乘加 (FMA) 运算。

1.3 TFLOPS

FLOPS，即每秒浮点运算次数（亦称每秒峰值速度）是每秒所执行的浮点运算次数（英文：Floating-point operations per second；缩写：FLOPS）的简称，被用来评估电脑效能，尤其是在使用到大量浮点运算的科学计算领域中。

1.4 显存容量

显存容量：其主要功能就是暂时储存GPU要处理的数据和处理完毕的数据。显存容量大小决定了GPU能够加载的数据量大小。（在显存已经可以满足客户业务的情况下，提升显存不会对业务性能带来大的提升。在深度学习、机器学习的训练场景，显存的大小决定了一次能够加载训练数据的量，在大规模训练时，显存会显得比较重要。

1.5 显存位宽

显存位宽：显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大，这是显存的重要参数之一。

2 GPU架构

第一代是2006年推出的G80架构，CUDA的元年；
第二代是2008年推出的GT200架构（类似G80）；
第三代GPU架构Fermi，2010年3月27日英伟达发布的一个显卡架构，支持CUDA；
Kepler架构在2012推出；
Maxwell架构在2014年被推出。和上一代Kepler架构相同，采用的也是28nm工艺；
Pascal架构在2016年3月被推出，采用16nm和14nm的工艺；
Volta架构：2017年5月。Tensor Core的引入。
Turing架构在2018年9月的SIGGRAPH正式发布。和Volta相同，Turing也基于TSMC 12nm工艺完成生产。从AI计算的角度，Turing主要面向推理场景。
Ampere架构在2020年5月发布

3 英伟达GPU类别

 gpu架构：Tesla、Fermi、Kepler、Maxwell、Pascal
 芯片型号：GT200、GK210、GM104、GF104等
 显卡系列：GeForce-家庭娱乐、Quadro-工作站、Tesla-服务器
 GeForce显卡型号：G/GS、GT、GTS、GTX、RTX

显卡系列在本质上并没有什么区别，只是NVIDIA希望区分成三种选择，GeFore用于家庭娱乐，Quadro用于工作站，而Tesla系列用于服务器。Tesla的k型号卡为了高性能科学计算而设计。
GeForce的显卡型号是不同的硬件定制，越往后性能越好，时钟频率越高显存越大，即G/GS<GT<GTS<GTX<RTX。
GTX 到RTX：RTX20显卡采用的“图灵”架构引入了RT计算单元，使其光线追踪性能超越上一代显卡的六倍，拥有了即时处理游戏光追的条件，NVIDIA认为这是一个划时代的进化，于是果断把沿用多年的“GTX”改名为“RTX”。

4 独立GPU市场情况

Jon Peddie Research（JPR）发布了新的GPU市场数据统计报告。在台式机和笔记本电脑使用的独立显卡(gpu)中，英伟达（NVIDIA）占据了81%的市场份额，而AMD是19%。英特尔公司主要是在集成GPU上占有市场。

5 各GPU比较

下表价格是2022年2月28日京东查的价格，基本上价格越贵性能越好，虽然价格炒高了很多：