北京
你有没想过，为什么电脑里会同时装着一颗 CPU 和一颗 GPU？翻开规格表，两者都标着“核心数”和频率，看起来差不多，但它们要解决的是完全不同的并行难题。这个差异，恰好是理解 CUDA 一切秘密的钥匙。
CPU 的设计哲学，是死磕单任务的完成速度。为了把一件事情尽快做完，它牺牲了大量晶体管来换取“智能调度”。比如分支预测器，能在你的 if 语句还没真正执行时就猜出它会走哪条岔路；乱序执行引擎，会把没有依赖关系的指令插队执行，避免流水线空转；还有 L1、L2 甚至 L3 这种巨型缓存，像贴身助手一样把常用数据直接塞到核心手边。一言以蔽之，CPU 天生就是为不可预测、分支繁多、先后顺序十分苛刻的逻辑任务打造的。
GPU 的思路恰好完全相反。它默认任务高度规则、可预测且数学密集——同一条指令，要同时应用到海量数据上，比如屏幕上的每一个像素，又如超大规模矩阵里的每一个元素。正因为这个前提，GPU 大刀阔斧地砍掉了大部分分支预测和乱序执行的电路，把省下来的晶体管全部换成最朴素、最直接的算术单元。最终呈现出来的结构，是数千个轻量小核心，而不是寥寥几个高大全能的大核心。CPU 的座右铭是“一件快”，GPU 的座右铭是“百万件一起快”。
这两种分裂的设计，本来各走各的路。但机器学习偏偏是个异数。无论是矩阵乘法、卷积还是注意力机制，拆到最底层，都是同一批运算在超大规模张量上不断重复。这种“齐刷刷”的并行负载，简直是为 GPU 的量身定做，所以 GPU 顺理成章地成了训练和运行神经网络的默认硬件。
很多人已经忘了，GPU 最早根本不是用来跑任何通用程序的。2007 年以前，它的全部使命就只是图形管线：把一个由三角形构成的场景送进去，给每个顶点跑一遍顶点着色器，确定它最终会落在屏幕什么位置；接着再给每个像素跑一遍片段着色器，决定它该涂上什么颜色，最后写进帧缓冲，变成你看到的一帧画面。
然而研究人员发现了一件极有意思的事。片段着色器本质上就是一段在无数像素上并行执行的小程序。如果能把你的数据伪装成一幅“图片”，把数学运算伪装成“像素颜色计算”，就能让 GPU 用同样的海量并行为普通数值计算服务。这个取巧的办法被称为 GPGPU（通用图形处理器计算），核心就是要把正经的算术问题扭曲成图形管线能接受的形状。
一个夸张简化版的 GLSL 片段着色器，就用来“计算” a[i] + b[i]，它会把矩阵 A、B 编码成纹理，
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