系统架构
张量处理单元 (TPU) 是特定于应用的集成电路 由 Google 设计的 (ASIC)，可加速机器学习工作负载。Cloud TPU 是一项 Google Cloud 服务，可将 TPU 用作可扩缩资源。
TPU 旨在快速执行矩阵运算，非常适合机器学习工作负载。您可以使用以下命令在 TPU 上运行机器学习工作负载： TensorFlow、Pytorch 等框架 和 JAX。
Cloud TPU 术语
如果您刚开始接触 Cloud TPU，请查看 TPU 文档首页。 以下部分介绍了本文档中使用的术语和相关概念。
批量推理
批量或离线推理是指在生产流水线之外（通常针对大量输入）进行推理。批量推理用于数据标注等离线任务，以及评估训练好的模型。延迟时间 SLO 不是批量推断的优先事项。
TPU 芯片
一个 TPU 芯片包含一个或多个 TensorCore。TensorCore 的数量取决于 TPU 芯片的版本。每个 TensorCore 都由一个或多个矩阵乘法单元 (MXU)、一个矢量单元和一个标量单元组成。
MXU 由收缩阵列中的 128 x 128 个乘积累加器组成。 MXU 提供了 TensorCore 中的大部分计算能力。每个 MXU 能够在每个周期中执行 16K 乘法累加运算。所有乘法都采用 bfloat16 输入，但所有累加均采用 FP32 数字格式执行。
矢量单元用于一般计算，例如激活函数和 softmax。标量单元用于控制流、计算内存地址和其他维护操作。
TPU Cube
4x4x4 拓扑。这仅适用于 3D 拓扑（从 v4 TPU 版本开始）。
推断
推理是使用经过训练的模型对新数据集进行预测的过程。 数据。它由传送进程使用。
多切片与单切片
多切片 (Multislice) 是一组切片，可将 TPU 连接扩展到 芯片间互连 (ICI) 连接并利用数据中心 广告联盟 (DCN) 在切片之外传输数据每个 slice 中的数据仍由 ICI 传输。使用此混合模式 多切片支持 并行处理，让您可以使用更多 TPU 超过单个切片可以容纳的核心数。
TPU 可用于在单个切片或多个切片上运行作业。 如需了解详情，请参阅多 Slice 简介。
Cloud TPU ICI 弹性
ICI 弹性有助于提高光链路的容错能力， 用于在立方体之间连接 TPU 的光学电路交换机 (OCS)。 （立方体内的 ICI 连接使用的是不受影响的铜制链路）。 ICI 弹性功能可绕过 OCS 和光学 ICI 故障来路由 ICI 连接。因此，它可以提高 TPU 的调度可用性 但 ICI 性能会暂时下降。
与 Cloud TPU v4 类似，对于大小等于或大于一个立方体的 v5p 切片，系统默认会启用 ICI 弹性功能：
- 指定加速器类型时为 v5p-128
- 4x4x4（指定加速器配置时）
已排队的资源
TPU 资源的表示法，用于将请求加入队列并管理单切片或多切片 TPU 环境的请求。请参阅已加入队列的资源用户指南 。
提供服务
服务是指将经过训练的机器学习模型部署到 来进行预测或决策。 延迟时间和服务级可用性对传送非常重要。
单主机和多主机
TPU 主机是指在连接到 TPU 硬件的物理计算机上运行的虚拟机。 TPU 工作负载可以使用一个或多个主机。
单主机工作负载仅限一个 TPU 虚拟机。多主机工作负载 在多个 TPU 虚拟机上分配训练。
切片
Pod 切片是位于同一 TPU Pod 内的芯片集合 通过高速芯片间互连 (ICI) 进行连接。对切片进行说明 ，具体取决于 TPU 版本。
芯片形状和芯片拓扑也是指切片形状。
SparseCore
v5p 每个芯片包含 4 个 SparseCore，这是一种数据流处理器，可利用推荐模型中的嵌入来加速模型。
TPU Pod
TPU Pod 是一组通过专用网络组合在一起的连续 TPU。TPU Pod 中的 TPU 芯片数量取决于 TPU 版本。
TPU 虚拟机或工作器
运行 Linux 且有权访问底层 TPU 的虚拟机。TPU 虚拟机也称为工作器。
TensorCore
TPU 芯片有一个或两个 TensorCore 来运行矩阵乘法。如需详细了解 TensorCore，请参阅 ACM 文章。
工作器
请参阅 TPU 虚拟机。
TPU 版本
TPU 芯片的确切架构取决于您使用的 TPU 版本。每个 TPU 版本还支持不同的 slice 大小和配置。对于 请参阅 以下页面：
TPU 架构
有两种 TPU 架构描述虚拟机的物理配置 连接到 TPU 设备：TPU 节点和 TPU 虚拟机。TPU 节点是 v2 和 v3 TPU 版本的原始 TPU 架构。在 v4 中，TPU 虚拟机 默认架构，但这两种架构均受支持。TPU 节点架构已废弃，仅支持 TPU 虚拟机。如果您使用的是 TPU 节点，请参阅从 TPU 节点架构迁移到 TPU 虚拟机架构，了解如何从 TPU 节点架构迁移到 TPU 虚拟机架构。
TPU 虚拟机架构
借助 TPU 虚拟机架构，您可以使用 SSH 直接连接到与 TPU 设备物理连接的虚拟机。您拥有虚拟机的根访问权限，因此可以运行任意代码。您可以访问编译器和运行时调试日志和错误消息。
TPU 节点架构
TPU 节点架构由一个与 TPU 进行通信的用户虚拟机组成 通过 gRPC 托管。使用此架构时，您无法直接访问 TPU 主机，因此难以调试训练错误和 TPU 错误。
从 TPU 节点迁移到 TPU 虚拟机架构
如果您有使用 TPU 节点架构的 TPU，请按照以下步骤将其识别、删除并重新配置为 TPU 虚拟机。
转到 TPU 页面：
- 在架构标题下方找到您的 TPU 及其架构。 如果架构是“TPU 虚拟机”，您无需执行任何操作。如果架构为“TPU 节点”，您需要删除并重新预配 TPU。
删除并重新预配 TPU。