CNN在应用中，为什么GPU可以有加速效果

CNN在应用中，一般采用GPU加速，请解释为什么GPU可以有加速效果，主要加速算法的哪一个部分？

这里默认gpu加速是指NVIDIA的cuda加速。CPU是中央处理单元，gpu是图形处理单元，gpu由上千个流处理器(core)作为运算器。执行采用单指令多线程(SIMT)模式。相比于单核CPU（向量机）流水线式的串行操作，虽然gpu单个core计算能力很弱，但是通过大量线程进行同时计算，在数据量很大是会活动较为可观的加速效果。

 

具体到cnn，利用gpu加速主要是在conv（卷积）过程上。conv过程同理可以像以上的向量加法一样通过cuda实现并行化。具体的方法很多，不过最好的还是利用fft（快速傅里叶变换）进行快速卷积。NVIDIA提供了cufft库实现fft，复数乘法则可以使用cublas库里的对应的level3的cublasCgemm函数。

 

GPU加速的基本准则就是“人多力量大”。CNN说到底主要问题就是计算量大，但是却可以比较有效的拆分成并行问题。随便拿一个层的filter来举例子，假设某一层有n个filter，每一个需要对上一层输入过来的map进行卷积操作。那么，这个卷积操作并不需要按照线性的流程去做，每个滤波器互相之间并不影响，可以大家同时做，然后大家生成了n张新的谱之后再继续接下来的操作。既然可以并行，那么同一时间处理单元越多，理论上速度优势就会越大。所以，处理问题就变得很简单粗暴，就像NV那样，暴力增加显卡单元数（当然，显卡的架构、内部数据的传输速率、算法的优化等等也都很重要）。

 

GPU主要是针对图形显示及渲染等技术的出众，而其中的根本是因为处理矩阵算法能力的强大，刚好CNN中涉及大量的卷积，也就是矩阵乘法等，所以在这方面具有优势。

 

机器学习的算法一定得经过gpu加速吗？

不一定。只有需要大量浮点数计算，例如矩阵乘法，才需要GPU加速。
用CNN对图像进行分类就是一个需要大量浮点数计算的典型案例，通常需要GPU加速