（一）tensorflow-gpu2.0学习笔记之开篇（cpu和gpu计算速度比较）

摘要：

1.以动态图形式计算一个简单的加法

2.cpu和gpu计算力比较（包括如何指定cpu和gpu）

3.关于gpu版本的tensorflow安装问题，可以参考另一篇博文：https://www.cnblogs.com/liuhuacai/p/11684666.html

正文：

1.在tensorflow中计算3.+4.

##1.创建输入张量
a = tf.constant(2.)
b = tf.constant(4.)
##2.计算结果
print('a+b=',a+b)

输出：a+b= tf.Tensor(7.0, shape=(), dtype=float32)

总结：20版本在加法实现过程中简单了不少，所见即所得。（1.x的实现过程相对复杂）据说动态的实现也是后端转化成静态图实现的。

2.cpu和gpu计算力比较

说明：通过计算不同大小的矩阵乘法，获得计算时间。

　　1.指定cpu或gpu通过 with tf.device('/cpu:0'):或 with tf.device('/gpu:0'):指定，在需要加速的操作前添加即可（此处生成随机　　　　           数和矩阵乘法都加速）

　　2.统计计算时间的函数timeit.timeit需要导入import timeit【timeit.timeit(需计时的函数或语句，计算次数)】

　　3.计算量的大小与cpu和gpu计算时间的关系，计算量通过改变矩阵大小实现

import tensorflow as tf
import timeit
以矩阵A[10,n]和矩阵B[n,10]的乘法运算（分别在cpu和gpu上运行）来测试，
'''
with tf.device('/cpu:0'):                    ##指定操作用cpu计算
    cpu_a = tf.random.normal([10,n])        ##生成符合高斯分布的随机数矩阵，通过改变n大小，增减计算量
    cpu_b = tf.random.normal([n,10])
print(cpu_a.device,cpu_b.device)
with tf.device('/gpu:0'):
    gpu_a = tf.random.normal([100n])
    gpu_b = tf.random.normal([n,10])
print(gpu_a.device,gpu_b.device)
def cpu_run():
    with tf.device('/cpu:0'):               ##矩阵乘法，此操作采用cpu计算
        c = tf.matmul(cpu_a,cpu_b)
    return c
def gpu_run():
    with tf.device('/gpu:0'):              ##矩阵乘法，此操作采用gpu计算
        c = tf.matmul(gpu_a,gpu_b)
    return c
##第一次计算需要热身，避免将初始化时间计算在内
cpu_time = timeit.timeit(cpu_run,number=10)
gpu_time = timeit.timeit(gpu_run,number=10)
print('warmup:',cpu_time,gpu_time)
##正式计算10次，取平均值
cpu_time = timeit.timeit(cpu_run,number=10)
gpu_time = timeit.timeit(gpu_run,number=10)
print('run_time:',cpu_time,gpu_time)

　　通过改变矩阵大小，增加矩阵乘法的计算量：计算结果如下

　　结论：1.在计算量较小的情况下，cpu的计算速度比gpu计算速度快，但是都是微量级别的差异

　　　　　2.随着计算量的增加，cpu的计算时间逐步增加，而gpu的计算时间相对平缓，在计算量达到一定程度之后，gpu的优势就出来了。

　　实现过程的完整代码：

　　

import tensorflow as tf
import timeit
import matplotlib.pyplot as plt
'''
以矩阵A[10,n]和矩阵B[n,10]的乘法运算（分别在cpu和gpu上运行）来测试，
'''
def cpu_gpu_compare(n):
    with tf.device('/cpu:0'):                    ##指定操作用cpu计算
        cpu_a = tf.random.normal([10,n])        ##生成符合高斯分布的随机数矩阵，通过改变n大小，增减计算量
        cpu_b = tf.random.normal([n,10])
    print(cpu_a.device,cpu_b.device)
    with tf.device('/gpu:0'):
        gpu_a = tf.random.normal([10,n])
        gpu_b = tf.random.normal([n,10])
    print(gpu_a.device,gpu_b.device)
    def cpu_run():
        with tf.device('/cpu:0'):               ##矩阵乘法，此操作采用cpu计算
            c = tf.matmul(cpu_a,cpu_b)
        return c
    def gpu_run():
        with tf.device('/gpu:0'):              ##矩阵乘法，此操作采用gpu计算
            c = tf.matmul(gpu_a,gpu_b)
        return c
    ##第一次计算需要热身，避免将初始化时间计算在内
    cpu_time = timeit.timeit(cpu_run,number=10)
    gpu_time = timeit.timeit(gpu_run,number=10)
    print('warmup:',cpu_time,gpu_time)
    ##正式计算10次，取平均值
    cpu_time = timeit.timeit(cpu_run,number=10)
    gpu_time = timeit.timeit(gpu_run,number=10)
    print('run_time:',cpu_time,gpu_time)
    return cpu_time,gpu_time
n_list1 = range(1,2000,5)
n_list2 = range(2001,10000,100)
n_list = list(n_list1)+list(n_list2)
time_cpu =[]
time_gpu =[]
for n in n_list:
    t=cpu_gpu_compare(n)
    time_cpu.append(t[0])
    time_gpu.append(t[1])
plt.plot(n_list,time_cpu,color = 'red',label='cpu')
plt.plot(n_list,time_gpu,color='green',linewidth=1.0,linestyle='--',label='gpu')
plt.ylabel('耗时',fontproperties = 'SimHei',fontsize = 20)
plt.xlabel('计算量',fontproperties = 'SimHei',fontsize = 20)
plt.title('cpu和gpu计算力比较',fontproperties = 'SimHei',fontsize = 30)
plt.legend(loc='upper right')
plt.show()