基于GPU的通用計(jì)算已成為近幾年人們關(guān)注的一個(gè)研究熱點(diǎn)。將GPU用于通用計(jì)算的主要目的是為了加速計(jì)算，加速的動(dòng)力來(lái)自GPU在高性能計(jì)算方面所具有的優(yōu)勢(shì)：

（1）高效的并行性。

這一功能主要是通過(guò)GPU多條繪制流水線(xiàn)的并行計(jì)算來(lái)體現(xiàn)的。在目前主流的GPU中，多條流水線(xiàn)可以在單一控制部件的集中控制下運(yùn)行，也可以獨(dú)立運(yùn)行。GPU的頂點(diǎn)處理流水線(xiàn)使用MIMD方式控制，片段處理流水線(xiàn)使用SIMD結(jié)構(gòu)。相對(duì)于并行機(jī)而言，GPU提供的并行性在十分廉價(jià)的基礎(chǔ)上，為很多適合于在GPU上進(jìn)行處理的應(yīng)用提供了一個(gè)很好的并行方案。

（2）高密集的運(yùn)算。

GPU通常具有128位或256位的內(nèi)存位寬，因此GPU在計(jì)算密集型應(yīng)用方面具有很好的性能。

（3）超長(zhǎng)圖形流水線(xiàn)。

GPU超長(zhǎng)圖形流水線(xiàn)的設(shè)計(jì)以吞吐量的最大化為目標(biāo)，因此GPU作為數(shù)據(jù)流并行處理機(jī)，在對(duì)大規(guī)模的數(shù)據(jù)流并行處理方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

如下圖所示，CPU中的大部分晶體管主要用于構(gòu)建控制電路（如分支預(yù)測(cè)等）和Cache，只有少部分的晶體管來(lái)完成實(shí)際的運(yùn)算工作。GPU與CPU的設(shè)計(jì)目標(biāo)不同，其控制電路相對(duì)簡(jiǎn)單，而且對(duì)Cache的需求較小，所以大部分晶體管可以組成各類(lèi)專(zhuān)用電路和多條流水線(xiàn)，使GPU的計(jì)算速度有了突破性的飛躍，擁有驚人的處理浮點(diǎn)運(yùn)算的能力。

圖：GPU與CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較

正是由于GPU在并行處理和計(jì)算密集型問(wèn)題求解等方面所具有的諸多優(yōu)勢(shì)，GPU已成為目前普通PC機(jī)所擁有的強(qiáng)大、高效的計(jì)算資源。從系統(tǒng)架構(gòu)上看，GPU是針對(duì)向量計(jì)算進(jìn)行了優(yōu)化的高度并行的數(shù)據(jù)流處理機(jī)。這種以數(shù)據(jù)流作為處理單元的處理機(jī)，在對(duì)數(shù)據(jù)流的處理上可以獲得很高的效率。