什么是CPU

CPU（Central Processing Unit）是由數十億個晶體管構成的，可以擁有多個處理核心，通常被稱為計算機的“大腦”。它對所有現代計算系統至關重要，因為它執行計算機和操作系統所需的命令和進程。CPU在決定程序運行的速度上也很重要，從瀏覽網頁到建立電子表格都離不開它。

什么是GPU

GPU（Graphics Processing Unit）是由許多更小、更專業的核心組成的處理器。這些核心通過協同工作，當處理任務可以同時（或并行）分配到許多核心時，它們能夠提供巨大的性能。GPU是現代游戲的重要組成部分，能夠提供更高質量的視覺效果和更流暢的游戲體驗。GPU在人工智能中也非常有用。

CPU和GPU的區別

CPU和GPU有很多共同之處。它們都是關鍵的計算引擎，都是基于硅的微處理器，都處理數據。但是，CPU和GPU的架構不同，且各自的構建目的也不同。

CPU適用于各種任務，尤其是那些對延遲或每核性能有重要要求的任務，如網頁瀏覽。作為一個強大的執行引擎，CPU將其較少的核心集中在單個任務上，以便快速完成任務。這使得它獨特地適合從串行計算到運行數據庫的各種工作。

GPU最初是專門設計用于特定目的的專用ASIC（Application-Specific Integrated Circuits），例如加速特定的3D渲染任務。隨著時間的推移，這些固定功能的引擎變得更加可編程和靈活。雖然圖形和超真實的游戲視覺仍然是它們的主要功能，但GPU也已經發展成為更通用的并行處理器，處理的應用范圍也在不斷擴大，包括AI。

什么是LPU

LPU（Language Processing Unit）是一種全新的端到端處理單元系統，專為處理具備序列組件的計算密集型應用，如大型語言模型（LLM）而設計。
在當前的生成型AI生態系統中，傳統的圖形處理器（GPU）已經無法滿足日益增長的速度和需求。因此，Groq公司開發了LPU推理引擎，這是一個端到端的推理加速系統，旨在以簡潔的設計提供卓越的性能、效率和精確度。

Groq是一家由Jonathan Ross在2016年創立的創新型技術公司。作為Google第一個張量處理單元（TPU）的設計者，Ross深知硬件與軟件的緊密聯系。他堅信，芯片設計的未來應該從軟件定義網絡（SDN）中汲取靈感，這也是他創建Groq的初衷。

LPU和GPU性能對比

LPU推理引擎是世界上第一款專為推理性能和精度而設計的語言處理單元推理引擎。LPU位于數據中心，與能夠進行訓練的CPU和圖形處理器并列，客戶可以選擇在本地部署或通過API訪問。Groq公司的愿景是設定一個新的AI體驗標準：在能源效率的包裝中，以低延遲和實時交付帶來驚艷的推理。

LPU推理引擎的設計目的是為了克服LLM（大型語言模型）的兩大瓶頸——計算量和內存帶寬。一個LPU系統的計算能力可以與圖形處理器（GPU）相媲美或者更強，它減少了每個詞的計算時間，從而使文本序列的生成速度更快。由于沒有外部內存帶寬的瓶頸，LPU推理引擎的性能比圖形處理器要好幾個數量級。

下圖是Groq（Llama 2 70B）和 ChatGPT 面對同一個提示詞的表現：
LPU推理引擎的性能表現出色，能夠每秒超過300個token的Llama-2 70B，碾壓GPT-4的每秒40個token。

LPU推理引擎具有以下特性：

• 出色的順序性能
• 單核架構
• 即使在大規模部署中也能保持同步網絡
• 能夠自動編譯超過500億的LLMs
• 瞬時內存訪問
• 即使在較低精度級別也能保持高準確性

總的來說，LPU是Groq公司對未來AI推理的一種全新設想和實踐，它的出現將為AI的發展帶來新的可能性和機遇。