未來PC運(yùn)算新形勢(shì)：CPU、DSP、GPU共享記憶體

如今只靠CPU已不能滿足未來PC的運(yùn)算需求，需要混合使用CPU、GPU、DSP等各種微處理器，才能發(fā)揮最大的效率。微處理器的世界隨著PC時(shí)代的式微及智慧手機(jī)和平板時(shí)代的興起，開始波瀾起伏。

半導(dǎo)體廠商面臨著微處理器“異質(zhì)性架構(gòu)”的考驗(yàn)。Nvidia緊跟潮流，公司在2007年開始提供軟體開發(fā)環(huán)境“CUDA”，讓過去多被視為只能處理繪圖程式的GPU，靠著CUDA的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，發(fā)揮比CPU更優(yōu)異的運(yùn)算能力，能在大量浮點(diǎn)運(yùn)算應(yīng)用層面上逐漸和CPU并駕齊驅(qū)。正因?yàn)楣δ軓?qiáng)大，產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界實(shí)際開始嘗試使用CUDA的平行運(yùn)算程式的人不斷增加。

有鑒于CUDA運(yùn)算程式只能采用Nvidia的GPU來作為執(zhí)行運(yùn)算環(huán)境，因此另一項(xiàng)最初由蘋果電腦提案開發(fā)的開放計(jì)算語言(OpenCL，Open Computing Language)也已受到重視。OpenCL是為因應(yīng)混合式計(jì)算而開發(fā)的軟體，可以定義以GPU或DSP、FPGA等不同類型的處理器執(zhí)行程式的應(yīng)用程式介面(API)。它的目的是避免浪費(fèi)繪圖處理器的能力，讓程式能在中央處理系統(tǒng)中執(zhí)行，也可以分配給GPU及DSP執(zhí)行，提高繪圖處理器的執(zhí)行力，非常有利于3D或H.264技術(shù)的執(zhí)行。

另一方面在去年6月成立的“HSA基金會(huì)”(Heterogeneous Systems Architecture, 異質(zhì)系統(tǒng)架構(gòu)基金會(huì))，由AMD和ARM結(jié)盟主導(dǎo)，包括Qualcomm、三星電子、聯(lián)發(fā)科、蘋果繪圖矽智財(cái)供應(yīng)商Imagination Technologies、以及美國CEVA、德州儀器等跟行動(dòng)裝置用SoC相關(guān)的主要企業(yè)都是該基金會(huì)的成員。

該基金會(huì)的目的是把CPU和GPU各自所用的記憶體及控制器整合起來，也就是CPU和GPU共享記憶體，以節(jié)省記憶體位址(memory address)的空間。這是一個(gè)新架構(gòu)，需要以異質(zhì)運(yùn)算的新軟體開發(fā)環(huán)境來因應(yīng)，這就是HAS基金會(huì)正在做的事。

未來的CPU、GPU及DSP等或許會(huì)以同時(shí)存在但共享記憶體的方式存在，因而導(dǎo)致LSI上的回路產(chǎn)生很大改變。