未來(lái)都玩集成 淺談CPU與GPU整合大趨勢(shì)

強(qiáng)大的CPU為什么還需要GPU的幫助？

    就一般通用處理器來(lái)說(shuō)，在浮點(diǎn)運(yùn)算、并行處理方面性能遠(yuǎn)不如GPU。我們可以將GPU的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，使處理器性能得到大幅提高。從更深層次考慮，目前CPU的性能提升遇到了各種各樣的困難，除了難以攀升的核心頻率之外，核心架構(gòu)效率、核心數(shù)量都很難獲得大幅提升。反觀GPU就是一番不同的景象了，它的潛力還未被完全的挖掘，提升空間巨大。

首先：處理器核心頻率遭遇瓶頸！

CPU頻率提升遇到瓶頸

    細(xì)心的消費(fèi)者會(huì)發(fā)現(xiàn)近年來(lái)處理器已經(jīng)不再使用核心頻率來(lái)作為處理器的型號(hào)標(biāo)注。其中一個(gè)非常重要的原因就是處理器主頻在現(xiàn)有工藝條件之下已經(jīng)遭遇瓶頸難以繼續(xù)攀升，想要再依靠頻率大幅度提升處理器性能已經(jīng)走不通了。

然后：處理器核心效率挖掘殆盡！

Intel 酷睿i7系列處理器

    既然頻率已經(jīng)不能夠再提升了，我們可否提升處理器的運(yùn)行效率來(lái)提高處理性能呢？這在一方面是完全可行的，但是提升幅度也非常有限。

    目前Intel最強(qiáng)的酷睿 i7處理器，架構(gòu)方面相比上代酷睿2四核處理器發(fā)生了巨大的改變：原生四核、三級(jí)緩存、高速Q(mào)PI總線、三通道DDR3內(nèi)存控制器、超線程技術(shù)、內(nèi)核及指令集優(yōu)化等等。在這些技術(shù)共同優(yōu)化之下同頻率酷睿i7 965綜合性能僅比上代QX9770提升了10-20%，架構(gòu)的潛力已經(jīng)被深度挖掘幾乎殆盡。

    AMD情況也相差不錯(cuò)，Phenom II相比Phenom的性能提升更多源于頻率，而核心架構(gòu)優(yōu)化貢獻(xiàn)僅有不到5%。兩大處理器廠商單核心效率都已接近極限，想要繼續(xù)提升舉步維艱。

最后：CPU核心數(shù)量增加已達(dá)上限！

    頻率難以提升，核心效率挖掘殆盡，那我們就多加幾個(gè)核心一起來(lái)提高性能好了，不過這也不是簡(jiǎn)單的事情。從最初的膠水雙核到后來(lái)的原生四核，再到現(xiàn)在的頂級(jí)六核，核心增加變得越來(lái)越困難，這其中必定是有原因的。

多核處理器

    根據(jù)模擬測(cè)試，當(dāng)處理器核心數(shù)量達(dá)到一定程度之后性能效率開始急劇下降。由于存儲(chǔ)機(jī)制和內(nèi)存帶寬等因素的限制，16核、32核甚至64核處理器對(duì)于超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，有時(shí)候核心越多性能可能更低。這也就是為什么超級(jí)計(jì)算機(jī)擁有超高的科技含量了，設(shè)計(jì)人員需要非常先進(jìn)的設(shè)計(jì)來(lái)保證多個(gè)核心高效率的協(xié)同合作，這對(duì)桌面級(jí)別電腦來(lái)說(shuō)成本幾乎是無(wú)法承受的。

    既然CPU的性能提升越來(lái)越小，那么我們又能夠從CPU與GPU的整合之中得到什么樣的好處呢？