# 理解計算用晶片之硬體架構

## 簡介

現今的電腦幾乎必須擁有CPU才能運作，而遊戲玩家通常還會加裝GPU作為顯示輸出。在資料中心甚至還會應用FPGA、TPU(Tensor Processing Unit)來加速計算。他們的共同根源就是超大型積體電路，也就是晶片。透過理解晶片上的電路架構，我們可以更有效的發揮晶片的效能，安排合適的工作方式。在理解這些設計思路後，您甚至能推理為何在Apple silicon上，CPU通常只佔了一部分的面積，其他部分的面積為甚麼不放CPU，而是要放GPU、神經網路引擎、光追核心、ProRes加速器

## CPU

{%youtube o_WXTRS2qTY %}

{%youtube 5907Hn2-ROE %}

{%youtube UoQnCymmKuk %}

{%youtube nguILUw_cOo %}

{%youtube 8OFSgWE7Qxw %}

{%youtube D6YnFvat9No %}

dark silicon problem

### PCIe

{%youtube drfCCNx4ERI %}

## GPU

{%youtube 7Q3QZ9iS6fo %}

https://www.youtube.com/playlist?list=PLG9aIrr5hvEdsFh37nUQh-m3VewEAKpiI

## FPGA

{%youtube BML1YHZpx2o %}

{%youtube 6ha2vCW0PCs %}

## Apple silicon

{%youtube JsDgIoBBzGE %}

## 問題討論

1. CPU相較於GPU的優缺點是什麼?
2. 為什麼CPU要引入大小核設計，它和手機上的大小核有甚麼不同?
3. 如果GPU的效能那麼好，為什麼一台電腦還需要CPU?
4. 現代的高速網路交換器，每個port通常可支援100GB甚至400GB，而switching capacity更是以Tbps來估算，以支持wirespeed(實際傳輸速度達到網路支持的最大速度)。對於這種等級的交換器，需要專門的ASIC晶片來處理，CPU顯然不可能承載這麼大的吞吐量，為什麼?
5. FPGA相較於CPU有什麼不可取代的特性? 為什麼現今的高頻交易通常會應用FPGA作為其交易處理的計算單元