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艰难的跨越 融合处理器GPU单元现状分析

融合概念提出与先行

● 融合概念提出与先行

融合处理器是指CPU主动将GPU等单元整合在芯片内部,并且通过统一的总线控制模式让系统将其识别为一颗处理器。不过鉴于CPU和GPU功能单元的巨大差异、指令集的完全不兼容性,融合工作的开展是非常艰难的。但是畅想未来的融合发展和应用将因为处理器融合得到巨大性能提升,融合处理器也因此成为业界关注的焦点。

目前的融合处理器市场上,Intel有自己的Sandy Bridge架构酷睿系列处理器(整合GPU单元),AMD长期准备之后已经发布了APU产品(整合GPU单元为主),NVIDIA正在计划中的麦克斯韦处理器(GPU主动整合ARM架构CPU单元)。不过各家的融合之路都是顺畅,Intel的融合层次过于浅表,AMD的融合处理器没有得到应用环境支撑,NVIDIA的融合处理器还停留在纸面上。

2005年10月25日,在AMD收购ATI后,随即发表代号为Fusion(融合)的研发计划,Fusion预计将AMD的CPU与ATI的GPU整合在一起,同时也将北桥芯片也一并纳入。2008年4月23日,AMD在北京举行了“和谐计算 卓越视界”创新技术大会,更强调CPU与GPU的和谐工作,并提出了APU概念,这是首个融合处理器概念的提出,也是业界争论最终的一种方向。

毕竟我们在上世纪80年代末看到Intel生产的486处理器开始成功整合了协处理器,协处理器的概念从此消失而变为CPU内部的FPU(浮点处理器)。如果说486时代的融合只是第一次尝试,那么后来业界还是做出了艰难的不断探索。

APU概念第一次提出

进入2008年4月,电脑芯片产业爆发了大规模的口水战,先是Intel在IDF上宣称显卡产业将会消亡,而后NVIDIA CEO黄仁勋宣称GPU将超越CPU的地位,中央处理单元(CPU)与图形处理单元(GPU)之间爆发了激烈的冲突。实际上Intel没有一颗像样的图形单元,或者说Intel忽略了光栅化整个过程在显卡独立之后的飞速发展,造成其现在的困境,而NVIDIA也没有X86授权和X86处理器开发经验,这是一家长期以图形处理器设计为主线的公司。

不过在融合处理器开发方面,资本和技术积累深厚的Intel不知是看到了业界巨变的前兆还是感受到了超级计算机市场来自GPU等高浮点密度计算单元的压力,其Larrabee芯片隶属于Tera-Scale项目,是一块融入的诸多先进技术的GPU。对于图形工业而言,Larrabee是一款具有革命意义的产品,它与常规的意义上的GPU存在理念上的差异,即Larrabee将通用计算性能放在优先位置。

不过后期呈现在消费者面前的不是Larrabee成品处理器,而是一颗非常简单易行的融合处理器,其融合程度甚至连胶水融合都算不上,两颗Die放在一个基板上,第一颗整合了GPU和CPU的处理器出现了——Clarkdale核心Intel酷睿处理器。

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