未來都玩集成 淺談CPU與GPU整合大趨勢(shì)

整合元年百家爭鳴!

    2010年可說是CPU與GPU的整合元年，這也是電腦核心架構(gòu)發(fā)生巨大變化的一年。涉及CPU與GPU的三家公司Intel、AMD、Nvidia都意識(shí)到了CPU與GPU整合的巨大潛力，并紛紛開始在這個(gè)領(lǐng)域投入大量的人力物力進(jìn)行研究開發(fā)。

    在年初，Intel率先推出了集成了GPU的全新酷睿家族處理器新品：酷睿i5以及i3處理器，并由此開始向新的領(lǐng)域試探性的邁進(jìn)。而在早期就實(shí)行融合“Fusion”戰(zhàn)略的AMD，也發(fā)布了自己的APU路線圖。作為GPU廠商N(yùn)vidia，也推出了自己的Tesla通用GPU計(jì)算架構(gòu)處理器。

Intel：

酷睿i5/i3處理器暫時(shí)還是采用的單片雙芯分離設(shè)計(jì)，還沒有把處理器模塊和圖形核心模塊完全融合在一起，而是直接封裝在一塊基片上，32nm工藝處理器的基板上將有兩個(gè)核心，二者的制造工藝也不同，其中一個(gè)是使用32nm工藝制造的處理器內(nèi)核，另一個(gè)較大的是使用45nm工藝制造的GPU+內(nèi)存控制器。

酷睿處理器

雖然說這并沒有從根本上把兩個(gè)核心融合在一起，只能算是膠水而已。但是這很明確的代表了處理器未來的發(fā)展方向，這款產(chǎn)品的使命就是向整合道路試探性的邁進(jìn)一步，是一個(gè)良好的開端，是一個(gè)從無到有的革命性成功。

Intel整合GPU處理器架構(gòu)圖

    在Intel未來的設(shè)計(jì)路線中并不是簡單的內(nèi)建GPU核心，處理器通過多芯片封裝（Multi-Chip Package）方式，將北橋芯片及圖形芯片直接整合在CPU之中，而整合處理器內(nèi)部傳統(tǒng)CPU核心與GPU核心通過Quick Path Interconnect(QPI)方式連接。QPI內(nèi)置內(nèi)存控制器，有助于解決CPU和GPU從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)時(shí)的延遲，內(nèi)存延遲和帶寬有了大幅度改進(jìn)，QPI還具備處理器間的直接連接技術(shù)，使各個(gè)核心能夠共享數(shù)據(jù)，核心之間能夠存取與其他處理器相連接內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，大大提升了整合GPU處理器的運(yùn)行效率。

AMD：

單芯雙核設(shè)計(jì)（原生整合）

    AMD相對(duì)Intel來說則考慮得更加的深遠(yuǎn)一點(diǎn)，準(zhǔn)備直接采用單芯雙核的模式，將GPU做到處理器的內(nèi)部，并讓這兩個(gè)核心協(xié)同合作提升處理器性能。在這方面來說AMD顯得更進(jìn)了一步，幾乎做到了原生雙核的地步。

    在架構(gòu)圖中，芯片上設(shè)計(jì)有兩個(gè)核心，分別為CPU及GPU，兩顆核心之間以比PCIe更為有效的Crossbar交換數(shù)據(jù)。而在新的架構(gòu)下，GPU在一定程度上共享CPU的的緩存，這些是以往PCIe總線未能提供的技術(shù)。另外單芯雙核方案也整合了內(nèi)存控制器。目前做法是同時(shí)整合了CPU的DDR以及GPU的GDDR內(nèi)存控制器，一次性滿足兩者的需求。此外相比現(xiàn)在單純整合多個(gè)核心的方案，AMD的方案能夠提供更高的能效比。

小結(jié)：

    現(xiàn)在的整合技術(shù)依然不是非常成熟，許多先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念還停留在紙面之上。不過我們從實(shí)際產(chǎn)品中已經(jīng)可以看到三大廠商邁出了整合的第一步，做到了從無到有的巨大突破。在未來的整合之中我們又能看到什么東西呢？