APU“真融合”異構(gòu)計(jì)算開(kāi)創(chuàng)處理器未來(lái)
[導(dǎo)讀]近期AMD代號(hào)“Llano”的新APU(加速處理器)，即A系列APU無(wú)疑是最熱門(mén)的話(huà)題。原因首先當(dāng)然是大家對(duì)它熱切期待，現(xiàn)在終于發(fā)布，另外更關(guān)鍵的是該系列產(chǎn)品獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn)非常吸引人。具體來(lái)說(shuō)，就是Llano真正實(shí)現(xiàn)了高性
近期AMD代號(hào)“Llano”的新APU(加速處理器)，即A系列APU無(wú)疑是最熱門(mén)的話(huà)題。原因首先當(dāng)然是大家對(duì)它熱切期待，現(xiàn)在終于發(fā)布，另外更關(guān)鍵的是該系列產(chǎn)品獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn)非常吸引人。具體來(lái)說(shuō)，就是Llano真正實(shí)現(xiàn)了高性能的多核CPU核心和支持DX11的獨(dú)顯核心融合，不但能以更低的功耗帶來(lái)更強(qiáng)的性能，還能通過(guò)異構(gòu)計(jì)算加速特定應(yīng)用。
其實(shí)在2010年初，Intel就借助發(fā)布Clarckdale核心的corei5/i3，告訴全世界他們率先實(shí)現(xiàn)了CPU集成GPU。首先需要指出的是，這個(gè)所謂的集成只是把不同的CPU和GPU核心封裝在了一起，也就是俗話(huà)所說(shuō)的“膠水型”。其次Intel似乎選擇性失憶了很多年前cyrix的gx86這款CPU集成GPU的先例，估計(jì)是認(rèn)為cyrix早已被威盛收購(gòu)而消失，絕大多數(shù)消費(fèi)者已經(jīng)不知道它的存在。
同時(shí)Intel為了宣傳Clarckdale核心集成的GPU檔次高(不高不行，畢竟被說(shuō)成“雞肋”就難堪了)，隨之而來(lái)就是大張旗鼓的推出了一些“干掉獨(dú)顯”之類(lèi)的市場(chǎng)推廣活動(dòng)。應(yīng)該說(shuō)這波宣傳攻勢(shì)當(dāng)中的倒霉蛋是NVIDIA，因?yàn)樗娜腴T(mén)級(jí)獨(dú)立顯卡被Intel選中成為了“被干掉”對(duì)象。事后證明，Clarckdale集成的GPU實(shí)際上性能扔處于最差水平，別說(shuō)干掉獨(dú)顯，就是面對(duì)NVIDA或者AMD的集成GPU也是墊底。
NVIDIA當(dāng)然不會(huì)坐以待斃，他們的宣傳切入點(diǎn)是GPU比CPU更高效、更重要，并通過(guò)運(yùn)行一些游戲，以及視頻編碼轉(zhuǎn)換的實(shí)例，證明自己的GPU比Intel的CPU快幾倍甚至幾十倍，甚至NVIDIA低檔GPU也能擊敗Intel的旗艦CPU。
Intel與NVIDIA的口水戰(zhàn)，延展開(kāi)來(lái)還是“CPU與GPU誰(shuí)更重要”這一話(huà)題。眾所周知，CPU和GPU早已成為影響整機(jī)性能的兩大最直接關(guān)鍵因素，由此成為爭(zhēng)論的焦點(diǎn)并不奇怪。分析下來(lái)不難發(fā)現(xiàn)，Intel的“唯CPU論”，本質(zhì)是因?yàn)樗腉PU實(shí)力弱;而NVIDIA的“唯GPU論”，是因?yàn)樗恢睕](méi)能掌握CPU核心技術(shù)。很明顯，雙方為了各自專(zhuān)注的市場(chǎng)，刻意夸大自身優(yōu)勢(shì)，同時(shí)詆毀對(duì)方長(zhǎng)處。
實(shí)際上對(duì)于整機(jī)性能而言，CPU和GPU同時(shí)都是保證PC實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)的計(jì)算的基石。拋開(kāi)某些簡(jiǎn)單應(yīng)用不談，大部分需要強(qiáng)勁性能表現(xiàn)的應(yīng)用都需要CPU和GPU并重才行。就拿一直以來(lái)最受關(guān)注的游戲來(lái)說(shuō)，CPU很強(qiáng)但GPU很弱的系統(tǒng)固然運(yùn)行不好，而GPU很強(qiáng)但CPU很弱的系統(tǒng)同樣不會(huì)有好表現(xiàn)，這已經(jīng)被無(wú)數(shù)實(shí)例證明了。其實(shí)原則很簡(jiǎn)單，凡事往往都有個(gè)“度”，走極端往往沒(méi)有好結(jié)果。如果過(guò)分單獨(dú)強(qiáng)調(diào)CPU和GPU各自的重要性，甚至刻意割裂它們，那就像學(xué)習(xí)，偏科學(xué)生決不會(huì)有好的總成績(jī)，“偏科”的整機(jī)也絕不會(huì)是什么高水平方案。合理搭配CPU和GPU，讓這兩者更為均衡是關(guān)鍵，才能給用戶(hù)帶來(lái)最強(qiáng)的綜合性能表現(xiàn)。
Intel的Clarckdale核心還存在另一個(gè)爭(zhēng)議，那就是CPU集成GPU的方式還屬于俗稱(chēng)的“膠水型”，即只是簡(jiǎn)單把CPU和GPU直接并排做到一個(gè)基板上，本質(zhì)上并沒(méi)有真正集成在一起。這就好比要是只因?yàn)樽〉慕?，就隨便聲稱(chēng)兩家鄰居已經(jīng)是一家人了，那自然會(huì)引起質(zhì)疑。不過(guò)Intel的類(lèi)似做法由來(lái)已久，以前的雙核以至于四核處理器也是這樣實(shí)現(xiàn)的，因此倒也不意外。實(shí)際上直到2011年，也就是今年初發(fā)布的SandyBridge核心，Intel才算實(shí)現(xiàn)了CPU和GPU合成一顆芯片，終結(jié)了混亂一年之久的鄰里關(guān)系。
與此同時(shí)，AMD也發(fā)布了他研發(fā)多年的APU，宣布將CPU和GPU“融合”在了一顆芯片上。從表面上看，Intel與AMD從2011年伊始同時(shí)站在了一個(gè)起跑線(xiàn)上，接下來(lái)就看誰(shuí)跑得更快，從而能圈到更大的地，或者說(shuō)爭(zhēng)取到更多用戶(hù)。不過(guò)要是仔細(xì)比較一下SandyBridge與APU這兩類(lèi)產(chǎn)品，很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們之間其實(shí)存在著很大的差異，而這又直接取決于Intel與AMD兩大巨頭自身的特點(diǎn)。
CPU集成GPU可以大大增加集成度，非常有利于實(shí)現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)小型化這一趨勢(shì)，這估計(jì)大家都知道。但是光“小”還不行，肯定還希望“強(qiáng)”!也許有些朋友可能想得簡(jiǎn)單：把最強(qiáng)的CPU和最強(qiáng)的GPU集成在一起不就行了？可實(shí)際上這沒(méi)有可行性，因?yàn)閺?fù)雜度過(guò)高，根本無(wú)法制造。在技術(shù)允許范圍內(nèi)，如何在有限的芯片面積上分配CPU和GPU這兩部分的比重，實(shí)現(xiàn)高性能，這就是幾年前擺在Intel與AMD面前的共同難題?，F(xiàn)在他們都交出了答案，也就是SandyBridge與APU。
Intel是CPU的行家，但還沒(méi)有能力研發(fā)出復(fù)雜的GPU，因此它的選擇其實(shí)相對(duì)更容易，那就是CPU占據(jù)芯片的絕大部分，畢竟GPU就是想占更大也還不夠資格，這決定了SandyBridge的方案更接近于傳統(tǒng)CPU，GPU部分處于絕對(duì)的從屬地位。而AMD因?yàn)橥瑫r(shí)精通CPU和GPU，想必為了確定APU中的比例方案一定費(fèi)了不少的精力，最終的結(jié)果是CPU和GPU的比重幾乎均等，這種兩者平等的關(guān)系也讓APU實(shí)際上具備了一種新類(lèi)型處理器的色彩，想必這也是AMD把它命名為APU的重要原因。
現(xiàn)在可以比較一下SandyBridge與APU這兩個(gè)方案的優(yōu)劣了。如果仍單純以CPU的角度而論，似乎SandyBridge更具優(yōu)勢(shì)，不過(guò)這就又落入了之前提到的“唯CPU論”的誤區(qū)，因?yàn)镾andyBridge的GPU部分性能很低。低到什么程度？具體來(lái)說(shuō)，A系列APU中內(nèi)置的GPU分了3個(gè)檔次，SandyBridge中集成的GPU也分了3個(gè)檔次，可最高檔SandyBridge集成GPU的水平還不如最低檔A系列APU的內(nèi)置GPU。相比較而言，A系列APU的CPU部分性能雖然不占優(yōu)勢(shì)，但也達(dá)到了SandyBridge中檔型號(hào)的水平。不難發(fā)現(xiàn)，APU的CPU和GPU搭配方案要比SandyBridge均衡很多，其綜合表現(xiàn)也會(huì)更好，這符合之前已經(jīng)探討過(guò)的“合理搭配CPU和GPU最重要”的觀點(diǎn)。
APU其實(shí)還有一個(gè)值得特別關(guān)注的要素，那就是它的“異構(gòu)計(jì)算”能力，這也是處理器未來(lái)的發(fā)展方向!我們前文所說(shuō)的CPU和GPU搭配工作，主要還是指雙方各司其職，分別執(zhí)行計(jì)算和圖形處理這些各自的傳統(tǒng)任務(wù)。不過(guò)大家應(yīng)該都已經(jīng)知道，最新型號(hào)的GPU已經(jīng)具備強(qiáng)大的可編程運(yùn)算能力，比如AMD的RadeonHD5000/6000系列，就可以通過(guò)支持OPENCL或者DirectCompute這兩大api，非常靈活的實(shí)現(xiàn)很多以前只能依靠CPU的復(fù)雜運(yùn)算任務(wù)，而不再被局限于傳統(tǒng)的圖形領(lǐng)域。
就運(yùn)算而言，CPU和GPU各有所長(zhǎng)，這是由它們各自不同的架構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)決定的。一般而言，CPU擅長(zhǎng)處理不規(guī)則數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和不可預(yù)測(cè)的存取模式，以及遞歸算法、分支密集型代碼和單線(xiàn)程程序。這類(lèi)程序任務(wù)擁有復(fù)雜的指令調(diào)度、循環(huán)、分支、邏輯判斷以及執(zhí)行等步驟，而GPU擅于處理規(guī)則數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和可預(yù)測(cè)存取模式，特別適合那些超大規(guī)模的并行密集運(yùn)算多線(xiàn)程程序。而異構(gòu)計(jì)算的理念，就是同時(shí)結(jié)合CPU和GPU的運(yùn)算能力，讓它們能夠各展所長(zhǎng)，從而兼具兩者的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算，彼此加速的目的。[!--empirenews.page--]
像APU這樣的產(chǎn)品已經(jīng)將CPU和GPU合為一體，它自然更有必要、也確實(shí)有能力實(shí)現(xiàn)異構(gòu)計(jì)算，畢竟APU集成的GPU就屬于RadeonHD6000系列。你可能會(huì)問(wèn)SandyBridge在這方面怎么樣？很遺憾，它集成的GPU檔次過(guò)低，還不具備實(shí)現(xiàn)OPENCL或者DirectCompute的可編程運(yùn)算能力，因此無(wú)從談起異構(gòu)計(jì)算，只能靠CPU繼續(xù)孤軍奮戰(zhàn)。其實(shí)你可以發(fā)現(xiàn)，APU還反映出AMD的的設(shè)計(jì)思路，就是讓強(qiáng)勁的GPU不僅在傳統(tǒng)圖形領(lǐng)域幫助APU獲得優(yōu)勢(shì)，就算在通用運(yùn)算領(lǐng)域也能與CPU一起協(xié)同實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)性能，從而超越SandyBridge的單純CPU運(yùn)算。
其實(shí)在2010年初，Intel就借助發(fā)布Clarckdale核心的corei5/i3，告訴全世界他們率先實(shí)現(xiàn)了CPU集成GPU。首先需要指出的是，這個(gè)所謂的集成只是把不同的CPU和GPU核心封裝在了一起，也就是俗話(huà)所說(shuō)的“膠水型”。其次Intel似乎選擇性失憶了很多年前cyrix的gx86這款CPU集成GPU的先例，估計(jì)是認(rèn)為cyrix早已被威盛收購(gòu)而消失，絕大多數(shù)消費(fèi)者已經(jīng)不知道它的存在。
同時(shí)Intel為了宣傳Clarckdale核心集成的GPU檔次高(不高不行，畢竟被說(shuō)成“雞肋”就難堪了)，隨之而來(lái)就是大張旗鼓的推出了一些“干掉獨(dú)顯”之類(lèi)的市場(chǎng)推廣活動(dòng)。應(yīng)該說(shuō)這波宣傳攻勢(shì)當(dāng)中的倒霉蛋是NVIDIA，因?yàn)樗娜腴T(mén)級(jí)獨(dú)立顯卡被Intel選中成為了“被干掉”對(duì)象。事后證明，Clarckdale集成的GPU實(shí)際上性能扔處于最差水平，別說(shuō)干掉獨(dú)顯，就是面對(duì)NVIDA或者AMD的集成GPU也是墊底。
NVIDIA當(dāng)然不會(huì)坐以待斃，他們的宣傳切入點(diǎn)是GPU比CPU更高效、更重要，并通過(guò)運(yùn)行一些游戲，以及視頻編碼轉(zhuǎn)換的實(shí)例，證明自己的GPU比Intel的CPU快幾倍甚至幾十倍，甚至NVIDIA低檔GPU也能擊敗Intel的旗艦CPU。
Intel與NVIDIA的口水戰(zhàn)，延展開(kāi)來(lái)還是“CPU與GPU誰(shuí)更重要”這一話(huà)題。眾所周知，CPU和GPU早已成為影響整機(jī)性能的兩大最直接關(guān)鍵因素，由此成為爭(zhēng)論的焦點(diǎn)并不奇怪。分析下來(lái)不難發(fā)現(xiàn)，Intel的“唯CPU論”，本質(zhì)是因?yàn)樗腉PU實(shí)力弱;而NVIDIA的“唯GPU論”，是因?yàn)樗恢睕](méi)能掌握CPU核心技術(shù)。很明顯，雙方為了各自專(zhuān)注的市場(chǎng)，刻意夸大自身優(yōu)勢(shì)，同時(shí)詆毀對(duì)方長(zhǎng)處。
實(shí)際上對(duì)于整機(jī)性能而言，CPU和GPU同時(shí)都是保證PC實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)的計(jì)算的基石。拋開(kāi)某些簡(jiǎn)單應(yīng)用不談，大部分需要強(qiáng)勁性能表現(xiàn)的應(yīng)用都需要CPU和GPU并重才行。就拿一直以來(lái)最受關(guān)注的游戲來(lái)說(shuō)，CPU很強(qiáng)但GPU很弱的系統(tǒng)固然運(yùn)行不好，而GPU很強(qiáng)但CPU很弱的系統(tǒng)同樣不會(huì)有好表現(xiàn)，這已經(jīng)被無(wú)數(shù)實(shí)例證明了。其實(shí)原則很簡(jiǎn)單，凡事往往都有個(gè)“度”，走極端往往沒(méi)有好結(jié)果。如果過(guò)分單獨(dú)強(qiáng)調(diào)CPU和GPU各自的重要性，甚至刻意割裂它們，那就像學(xué)習(xí)，偏科學(xué)生決不會(huì)有好的總成績(jī)，“偏科”的整機(jī)也絕不會(huì)是什么高水平方案。合理搭配CPU和GPU，讓這兩者更為均衡是關(guān)鍵，才能給用戶(hù)帶來(lái)最強(qiáng)的綜合性能表現(xiàn)。
Intel的Clarckdale核心還存在另一個(gè)爭(zhēng)議，那就是CPU集成GPU的方式還屬于俗稱(chēng)的“膠水型”，即只是簡(jiǎn)單把CPU和GPU直接并排做到一個(gè)基板上，本質(zhì)上并沒(méi)有真正集成在一起。這就好比要是只因?yàn)樽〉慕?，就隨便聲稱(chēng)兩家鄰居已經(jīng)是一家人了，那自然會(huì)引起質(zhì)疑。不過(guò)Intel的類(lèi)似做法由來(lái)已久，以前的雙核以至于四核處理器也是這樣實(shí)現(xiàn)的，因此倒也不意外。實(shí)際上直到2011年，也就是今年初發(fā)布的SandyBridge核心，Intel才算實(shí)現(xiàn)了CPU和GPU合成一顆芯片，終結(jié)了混亂一年之久的鄰里關(guān)系。
與此同時(shí)，AMD也發(fā)布了他研發(fā)多年的APU，宣布將CPU和GPU“融合”在了一顆芯片上。從表面上看，Intel與AMD從2011年伊始同時(shí)站在了一個(gè)起跑線(xiàn)上，接下來(lái)就看誰(shuí)跑得更快，從而能圈到更大的地，或者說(shuō)爭(zhēng)取到更多用戶(hù)。不過(guò)要是仔細(xì)比較一下SandyBridge與APU這兩類(lèi)產(chǎn)品，很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們之間其實(shí)存在著很大的差異，而這又直接取決于Intel與AMD兩大巨頭自身的特點(diǎn)。
CPU集成GPU可以大大增加集成度，非常有利于實(shí)現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)小型化這一趨勢(shì)，這估計(jì)大家都知道。但是光“小”還不行，肯定還希望“強(qiáng)”!也許有些朋友可能想得簡(jiǎn)單：把最強(qiáng)的CPU和最強(qiáng)的GPU集成在一起不就行了？可實(shí)際上這沒(méi)有可行性，因?yàn)閺?fù)雜度過(guò)高，根本無(wú)法制造。在技術(shù)允許范圍內(nèi)，如何在有限的芯片面積上分配CPU和GPU這兩部分的比重，實(shí)現(xiàn)高性能，這就是幾年前擺在Intel與AMD面前的共同難題?，F(xiàn)在他們都交出了答案，也就是SandyBridge與APU。
Intel是CPU的行家，但還沒(méi)有能力研發(fā)出復(fù)雜的GPU，因此它的選擇其實(shí)相對(duì)更容易，那就是CPU占據(jù)芯片的絕大部分，畢竟GPU就是想占更大也還不夠資格，這決定了SandyBridge的方案更接近于傳統(tǒng)CPU，GPU部分處于絕對(duì)的從屬地位。而AMD因?yàn)橥瑫r(shí)精通CPU和GPU，想必為了確定APU中的比例方案一定費(fèi)了不少的精力，最終的結(jié)果是CPU和GPU的比重幾乎均等，這種兩者平等的關(guān)系也讓APU實(shí)際上具備了一種新類(lèi)型處理器的色彩，想必這也是AMD把它命名為APU的重要原因。
現(xiàn)在可以比較一下SandyBridge與APU這兩個(gè)方案的優(yōu)劣了。如果仍單純以CPU的角度而論，似乎SandyBridge更具優(yōu)勢(shì)，不過(guò)這就又落入了之前提到的“唯CPU論”的誤區(qū)，因?yàn)镾andyBridge的GPU部分性能很低。低到什么程度？具體來(lái)說(shuō)，A系列APU中內(nèi)置的GPU分了3個(gè)檔次，SandyBridge中集成的GPU也分了3個(gè)檔次，可最高檔SandyBridge集成GPU的水平還不如最低檔A系列APU的內(nèi)置GPU。相比較而言，A系列APU的CPU部分性能雖然不占優(yōu)勢(shì)，但也達(dá)到了SandyBridge中檔型號(hào)的水平。不難發(fā)現(xiàn)，APU的CPU和GPU搭配方案要比SandyBridge均衡很多，其綜合表現(xiàn)也會(huì)更好，這符合之前已經(jīng)探討過(guò)的“合理搭配CPU和GPU最重要”的觀點(diǎn)。
APU其實(shí)還有一個(gè)值得特別關(guān)注的要素，那就是它的“異構(gòu)計(jì)算”能力，這也是處理器未來(lái)的發(fā)展方向!我們前文所說(shuō)的CPU和GPU搭配工作，主要還是指雙方各司其職，分別執(zhí)行計(jì)算和圖形處理這些各自的傳統(tǒng)任務(wù)。不過(guò)大家應(yīng)該都已經(jīng)知道，最新型號(hào)的GPU已經(jīng)具備強(qiáng)大的可編程運(yùn)算能力，比如AMD的RadeonHD5000/6000系列，就可以通過(guò)支持OPENCL或者DirectCompute這兩大api，非常靈活的實(shí)現(xiàn)很多以前只能依靠CPU的復(fù)雜運(yùn)算任務(wù)，而不再被局限于傳統(tǒng)的圖形領(lǐng)域。
就運(yùn)算而言，CPU和GPU各有所長(zhǎng)，這是由它們各自不同的架構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)決定的。一般而言，CPU擅長(zhǎng)處理不規(guī)則數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和不可預(yù)測(cè)的存取模式，以及遞歸算法、分支密集型代碼和單線(xiàn)程程序。這類(lèi)程序任務(wù)擁有復(fù)雜的指令調(diào)度、循環(huán)、分支、邏輯判斷以及執(zhí)行等步驟，而GPU擅于處理規(guī)則數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和可預(yù)測(cè)存取模式，特別適合那些超大規(guī)模的并行密集運(yùn)算多線(xiàn)程程序。而異構(gòu)計(jì)算的理念，就是同時(shí)結(jié)合CPU和GPU的運(yùn)算能力，讓它們能夠各展所長(zhǎng)，從而兼具兩者的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算，彼此加速的目的。[!--empirenews.page--]
像APU這樣的產(chǎn)品已經(jīng)將CPU和GPU合為一體，它自然更有必要、也確實(shí)有能力實(shí)現(xiàn)異構(gòu)計(jì)算，畢竟APU集成的GPU就屬于RadeonHD6000系列。你可能會(huì)問(wèn)SandyBridge在這方面怎么樣？很遺憾，它集成的GPU檔次過(guò)低，還不具備實(shí)現(xiàn)OPENCL或者DirectCompute的可編程運(yùn)算能力，因此無(wú)從談起異構(gòu)計(jì)算，只能靠CPU繼續(xù)孤軍奮戰(zhàn)。其實(shí)你可以發(fā)現(xiàn)，APU還反映出AMD的的設(shè)計(jì)思路，就是讓強(qiáng)勁的GPU不僅在傳統(tǒng)圖形領(lǐng)域幫助APU獲得優(yōu)勢(shì)，就算在通用運(yùn)算領(lǐng)域也能與CPU一起協(xié)同實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)性能，從而超越SandyBridge的單純CPU運(yùn)算。
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