xPU都是些什么？

nolita

▍APU
Accelerated Processing Unit。目前还没有 AI 公司将自己的处理器命名为 APU，因为 AMD 早就用过 APU 这个名字了。APU 是 AMD 的一个处理器品牌。AMD 在一颗芯片上集成传统 CPU 和图形处理器 GPU，这样主板上将不再需要北桥，任务可以灵活地在 CPU 和 GPU 间分配。AMD 将这种异构结构称为加速处理单元，即 APU。$

Audio Processing Unit。声音处理器，顾名思义，处理声音数据的专用处理器。不多说，生产 APU 的芯片商有好多家。声卡里都有。
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1 m% B' j2 X8 C  p7 K8 `▍BPU

8 z3 B0 o/ t0 x* R( TBrain Processing Unit。地平线机器人（Horizon Robotics）以 BPU 来命名自家的 AI 芯片。相比于国内外其他 AI 芯片 start-up 公司，地平线的第一代 BPU 走的相对保守的 TSMC 的 40nm 工艺。BPU 已经被地平线申请了注册商标，其他公司就别打 BPU 的主意了。0 M
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▍CPU
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1 N' O3 x+ b9 ^" t) d上文也进行了详细的介绍。也不会有 AI 公司将自己的处理器命名为 CPU 的。不过，CPU 与 AI 处理器并不冲突。;
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# D, R% f$ l/ x/ k6 j) T▍DPU
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Deep-Learning Processing Unit。深度学习处理器。创立于 2010 年的 wave computing 公司将其开发的深度学习加速处理器称为 Dataflow Processing Unit(DPU)，应用于数据中心。) V5 W) Z
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6 ?( ^7 r+ O9 a, v! ^Emotion Processing Unit伴随机情绪机器人而生，可以让机器人具有情绪。从官方渠道消息看，EPU 本身并不复杂，也不需要做任务量巨大的神经网络计算，是基于 mcu 的芯片。
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▍FPU- x, K. z5 q; h( R4 }" U, G

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Floating Point Unit。浮点单元，不多做解释了。现在高性能的 CPU、DSP、GPU 内都集成了 FPU 做浮点运算。
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▍GPU0 }; t& o3 t+ h" j/ h- ]) @% ~7 K) U


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Graphics Processing Unit。图形处理器。GPU 原来最大的需求来自 PC 市场上各类游戏对图形处理的需求。但是随着移动设备的升级，在移动端也逐渐发展起来。

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Holographic Processing Unit。全息处理器。Microsoft 专为自家 Hololens 应用开发的。3 i) [( I) ^3 v) L
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, e" J2 Q0 Z0 n6 c2 K( }* h▍IPU. f2 d2 H' m1 Z4 D6 q
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! k  y: x% _6 X. a& q2 TIntelligence Processing Unit。智能处理器。以 IPU 命名芯片的有两家公司——Graphcore和Mythic。; @( i& ?  n5 s& K6 k& O! C
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Image Cognition Processor。图像认知处理器 ICP，加拿大公司 CogniVue 开发的用于视觉处理和图像认知的 IP。2 `0 w: v4 C+ T

Image Processing Unit。图像处理器。一些 SOC 芯片中将处理静态图像的模块称为 IPU。但是，IPU 不是一个常用的缩写，更常见的处理图像信号的处理器的缩写为下面的 ISP。1 w) _! e, J! v3 w

Image Signal Processor。图像信号处理器。这个话题也不是一个小话题。ISP 的功能，简单的来说就是处理 camera 等摄像设备的输出信号，实现降噪、Demosaicing、HDR、色彩管理等功能。

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* f' R0 x7 T5 N9 [: V5 X- SKnowledge Processing Unit。嘉楠耘智（canaan）号称 2017 年将发布自己的 AI 芯片 KPU。嘉楠耘智要在 KPU 单一芯片中集成人工神经网络和高性能处理器，主要提供异构、实时、离线的人工智能应用服务。这又是一家向 AI 领域扩张的不差钱的矿机公司。作为一家做矿机芯片（自称是区块链专用芯片）和矿机的公司，嘉楠耘智累计获得近 3 亿元融资，估值近 33 亿人民币。据说嘉楠耘智近期将启动股改并推进 IPO。

+ [8 g& _4 P/ K8 ]4 ]! Z另：Knowledge Processing Unit 这个词并不是嘉楠耘智第一个提出来的，早在 10 年前就已经有论文和书籍讲到这个词汇了。只是，现在嘉楠耘智将 KPU 申请了注册商标。" C: e$ y" B5 B% x

, |5 p7 I; z0 Z& A▍MPU
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7 b* q& n4 k: H) D5 F1 yMicro Processing Unit。微处理器。MPU，CPU，MCU，这三个概念差不多，知道就行了。. |1 M* b  H$ F5 P- |9 U
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- ?2 h4 X  K" }- y2 yMind Processing Unit。意念处理器，听起来不错。「解读脑电波」，「意念交流」，永恒的科幻话题。如果采集大量人类「思考」的脑电波数据，通过深度学习，再加上强大的意念处理器 MPU，不知道能否成为 mind-reader。如果道德伦理上无法接受，先了解一下家里宠物猫宠物狗的「想法」也是可以的吗。再进一步，从 mind-reader 发展为 mind-writer，持续升级之后，是不是就可以成为冰与火中的 Skinchanger？
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3 [) {- d( R/ c. _2 ^$ [▍NPU  E% N& ?( P) H4 M8 k$ W
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Neural-Network Processing Unit。与 GPU 类似，神经网络处理器 NPU 已经成为了一个通用名词，而非某家公司的专用缩写。由于神经网络计算的类型和计算量与传统计算的区别，导致在进行 NN 计算的时候，传统 CPU、DSP 甚至 GPU 都有算力、性能、能效等方面的不足，所以激发了专为 NN 计算而设计 NPU 的需求。这里罗列几个以 NPU 名义发布过产品的公司，以及几个学术圈的神经网络加速器。3 ~! {0 g& `2 M6 T( X( B: t1 @
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▍OPU


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Optical-Flow Processing Unit。光流处理器。有需要用专门的芯片来实现光流算法吗？不知道，但是，用 ASIC IP 来做加速应该是要的。% _( W! P" m1 G$ t
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▍PPU* u7 e8 _; }$ l3 A0 ~7 D
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/ z8 [* N! a3 Z4 W/ l* ~Physical Processing Unit。物理处理器。要先解释一下物理运算，就知道物理处理器是做什么的了。物理计算，就是模拟一个物体在真实世界中应该符合的物理定律。具体的说，可以使虚拟世界中的物体运动符合真实世界的物理定律，可以使游戏中的物体行为更加真实，例如布料模拟、毛发模拟、碰撞侦测、流体力学模拟等。开发物理计算引擎的公司有那么几家，使用 CPU 来完成物理计算，支持多种平台。但是，Ageia 应该是唯一一个使用专用芯片来加速物理计算的公司。Ageia 于 2006 年发布了 PPU 芯片 PhysX，还发布了基于 PPU 的物理加速卡，同时提供 SDK 给游戏开发者。2008 年被 NVIDIA 收购后，PhysX 加速卡产品被逐渐取消，现在物理计算的加速功能由 NVIDIA 的 GPU 实现，PhysX SDK 被 NVIDIA 重新打造。
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▍QPU
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Quantum Processing Unit。量子处理器。量子计算机也是近几年比较火的研究方向。作者承认在这方面所知甚少。可以关注这家成立于 1999 年的公司 D-Wave System。DWave 大概每两年可以将其 QPU 上的量子位个数翻倍一次。

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Resistive Processing Unit。阻抗处理单元 RPU。这是 IBM Watson Research Center 的研究人员提出的概念，真的是个处理单元，而不是处理器。RPU 可以同时实现存储和计算。利用 RPU 阵列，IBM 研究人员可以实现 80TOPS/s/W 的性能。( V# H5 j2 J. v3 w
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+ ~3 i3 x$ N/ Q4 [: n9 ]Ray-tracing Processing Unit。光线追踪处理器。Ray tracing 是计算机图形学中的一种渲染算法，RPU 是为加速其中的数据计算而开发的加速器。现在这些计算都是 GPU 的事情了。
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▍SPU
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Streaming Processing Unit。流处理器。流处理器的概念比较早了，是用于处理视频数据流的单元，一开始出现在显卡芯片的结构里。可以说，GPU 就是一种流处理器。甚至，还曾经存在过一家名字为「Streaming Processor Inc」的公司，2004 年创立，2009 年，随着创始人兼董事长被挖去 NVIDIA 当首席科学家，SPI 关闭。: E5 t% W( m3 c/ I0 T
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! }2 V6 T& m, j9 f+ q8 f0 dSpeech-Recognition Processing Unit。语音识别处理器，SPU 或 SRPU。这个缩写还没有公司拿来使用。现在的语音识别和语义理解主要是在云端实现的，比如科大讯飞。科大讯飞最近推出了一个翻译机，可以将语音传回云端，做实时翻译，内部硬件没有去专门了解。和语音识别相关的芯片如下。& [# n& g+ P% j, }
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Space Processing Unit。空间处理器。全景摄像，全息成像，这些还都是处理我们的生活空间。当面对广阔的太阳系、银河系这些宇宙空间，是不是需要新的更强大的专用处理器呢？飞向 M31 仙女座星系，对抗黑暗武士，只靠 x86 估计是不行的。. M/ c' a  e4 `  R0 Z
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▍TPU
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Tensor Processing Unit。Google 的张量处理器。2016 年 AlphaGo 打败李世石，2017 年 AlphaGo 打败柯洁，两次人工智能催化事件给芯片行业带来的冲击无疑就是 TPU 的出现和解密。Google 在 2017 年 5 月的开发者 I/O 大会上正式公布了 TPU2，又称 Cloud TPU。- b+ X* n; f/ P) o) |$ y
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8 ~) ]4 F$ Y; ~8 U7 XUniverse Processing Unit。宇宙处理器。和 Space Processing Unit 相比，你更喜欢哪个？
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0 V1 T) {3 x' i- E. I/ hVision Processing Unit。视觉处理器 VPU 也有希望成为通用名词。作为现今最火热的 AI 应用领域，计算机视觉的发展的确能给用户带来前所未有的体验。为了处理计算机视觉应用中遇到的超大计算量，多家公司正在为此设计专门的 VPU。  d9 l- w! B0 }1 i* t/ t
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2 T- v( Y; b" dVisual Processing Unit。
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; U- H/ A. L# C# A0 h' Z, N. Q* ?Video Processing Unit。视频处理器。处理动态视频而不是图像，例如进行实时编解码。- A% F& K7 |' E- G8 @3 @
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! N; p; _+ M8 F8 N6 P- b$ BVector Processing Unit。向量处理器。标量处理器、向量处理器、张量处理器，这是以处理器处理的数据类型进行的划分。1 X% V  R* K% w% H' ?  k9 V6 o0 F+ r
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▍WPU

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1 A. [: I' U% p& K$ jWearable Processing Unit。一家印度公司 Ineda Systems 在 2014 年大肆宣传了一下他们针对 IoT 市场推出的 WPU 概念，获得了高通和三星的注资。Ineda Systems 研发的这款「Dhanush WPU」分为四个级别，可适应普通级别到高端级别的可穿戴设备的运算需求，可以让可穿戴设备的电池达到 30 天的持续续航、减少 10x 倍的能耗。但是，一切似乎在 2015 年戛然而止，没有了任何消息。只在主页的最下端有文字显示，Ineda 将 WPU 申请了注册商标。

Wisdom Processing Unit。智慧处理器。
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▍ZPU
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Zylin CPU。挪威公司 Zylin 的 CPU 的名字。为了在资源有限的 FPGA 上能拥有一个灵活的微处理器，Zylin 开发了 ZPU。ZPU 是一种 stack machine（堆栈结构机器），指令没有操作数，代码量很小，并有 GCC 工具链支持，被称为「The worlds smallest 32 bit CPU with GCC toolchain」。Zylin 在 2008 年将 ZPU 在 opencores 上开源。有组织还将 Arduino 的开发环境进行了修改给 ZPU 用。

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