對(duì)于CPU與GPU之間的爭(zhēng)論，無論是從廠商的自身利益來看，還是從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)來看，用戶需求無疑是衡量的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

    前段時(shí)間，英特爾與nVIDIA（英偉達(dá)）二者之間關(guān)于CPU(中央處理器)與GPU(圖形處理器)孰重孰輕，乃至誰才是未來PC核心的爭(zhēng)論成為業(yè)界熱議的話題，英特爾CEO保羅·歐德寧在IDF（英特爾開發(fā)者論壇）上宣稱顯卡產(chǎn)業(yè)將會(huì)消亡，而后nVIDIA則以GPU將超越CPU地位的言論予以還擊。近日，二者之間的戰(zhàn)爭(zhēng)又再次升溫，英特爾日前向美國法院提出申請(qǐng)，要求禁止nVIDIA生產(chǎn)其下一代Nehalem芯片組，期望通過法律途徑遏制競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的發(fā)展。隨著這兩家基礎(chǔ)芯片巨頭的口水戰(zhàn)升溫，未來CPU與GPU的發(fā)展將走向何方？是融合、取代還是共存？又會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)及用戶帶來哪些影響？

    求同存異C-G架構(gòu)漸流行

    “天下大勢(shì)，合久必分，分久必合?！边@句話用在當(dāng)今的IT產(chǎn)業(yè)似乎也頗為恰當(dāng)。在CPU與圖形顯示兩個(gè)本是“井水”與“河水”的領(lǐng)域，如今也正將自己的地盤擴(kuò)展至對(duì)方領(lǐng)域。在去年的英特爾IDF峰會(huì)上，英特爾公司宣布將開發(fā)集CPU與圖形處理于一體的Larrabee架構(gòu)芯片，并表示該芯片將取代目前的GPU。而對(duì)此，圖形顯示芯片的老大nVIDIA則予以反擊，為其GPU開發(fā)了CUDA編程環(huán)境，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上開發(fā)更多的軟件應(yīng)用，從而試圖取代CPU在整機(jī)中的地位。而未來CPU與GPU的發(fā)展將走向何方，無疑是對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)影響較大的問題。

    在英特爾Larrabee架構(gòu)芯片尚未推出之際，nVIDIA公司已在前不久的美國高性能計(jì)算展覽會(huì)上發(fā)布了其TeslaS1070GPU處理器，從該處理器的應(yīng)用來看，其與傳統(tǒng)的X86服務(wù)器在性能和功耗方面的比較，在許多行業(yè)具有優(yōu)勢(shì)，如石油、天然氣、勘探行業(yè)、動(dòng)漫制作，這些行業(yè)涉及大量數(shù)據(jù)分析以及圖形處理等浮點(diǎn)運(yùn)算，傳統(tǒng)服務(wù)器需要耗費(fèi)很多電力，功耗非常大，而Tesla則能很好地解決此類問題。而nVIDIA公司面臨的最大問題其實(shí)還在于其在通用計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用匱乏而帶來的挑戰(zhàn)，這也是X86處理器架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)所在，因此無論從Tesla還是Larrabee來看，盡管它們都是向?qū)Ψ筋I(lǐng)域進(jìn)軍的產(chǎn)品，但都無法相互取代，二者共存的局面將持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。

    對(duì)于CPU與GPU的竟合發(fā)展，英特爾中國區(qū)產(chǎn)品總監(jiān)洪力接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)，作了一個(gè)形象的比喻來說明CPU的無可替代性：對(duì)于一個(gè)人而言，盡管其有著在繪畫、音樂等某個(gè)方面的超人天賦，但如果他天生腦癱，則這個(gè)人絕對(duì)不是一個(gè)健康的正常人。因此他認(rèn)為，CPU與GPU二者的側(cè)重點(diǎn)不同，決定了其應(yīng)用的環(huán)境和主要領(lǐng)域不同。而對(duì)于CPU與GPU的發(fā)展，nVIDIA中國區(qū)總經(jīng)理張建中則向《中國電子報(bào)》記者表示，在高性能計(jì)算這個(gè)GPU重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，CPU+GPU架構(gòu)是未來高性能計(jì)算架構(gòu)的發(fā)展方向。他認(rèn)為，現(xiàn)在的高性能計(jì)算架構(gòu)面臨著兩大挑戰(zhàn)：一個(gè)是服務(wù)器存放空間緊張，另一個(gè)是對(duì)高性能計(jì)算的投入越來越大。而采用Telsa的服務(wù)器，科研單位可以花同樣的錢，其效率可獲得10—100倍的增長(zhǎng)。

    對(duì)于CPU+GPU的新架構(gòu)，863網(wǎng)格計(jì)算專家組成員、清華大學(xué)教授楊廣文則指出，對(duì)于高性能計(jì)算的推廣應(yīng)用，這是一個(gè)很好的開端，但是這種架構(gòu)如何在節(jié)點(diǎn)上面實(shí)現(xiàn)突破還是個(gè)問題。

    另外他認(rèn)為，如何應(yīng)用好也是個(gè)問題，畢竟這種架構(gòu)并不是萬能的，不可能替代一切。對(duì)于新架構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)，楊廣文表示：“硬件有了，但是后續(xù)的工作還有很多，編程模式、編程方式還需要專業(yè)人員才能用，還需要從編程模式、環(huán)境、算法設(shè)計(jì)等方面下工夫?！?

    推動(dòng)HPC普及用戶終受益

    在與英特爾大打口水戰(zhàn)的間隙，nVIDIA也正“悄悄”進(jìn)行著其GPU應(yīng)用布局。前不久，nVIDIA分別與中國服務(wù)器廠商浪潮、寶德聯(lián)合推出了首款整合其GPU架構(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)———浪潮“桌面超級(jí)計(jì)算機(jī)”倚天和寶德PowerScale8000G。

    眾所周知，在當(dāng)今國際金融風(fēng)暴沖擊下，用戶IT支出大幅縮減，而以服務(wù)器為代表的硬件市場(chǎng)無疑首當(dāng)其沖，基于CPU+GPU新架構(gòu)的高性能計(jì)算機(jī)的推出可謂恰逢其時(shí)。浪潮高性能服務(wù)器產(chǎn)品部總經(jīng)理劉軍告訴《中國電子報(bào)》記者，“倚天”是“浪潮高效能服務(wù)器和存儲(chǔ)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”的重要研發(fā)成果，其峰值計(jì)算能力最高可達(dá)4萬億次/秒，相當(dāng)于40臺(tái)服務(wù)器或200臺(tái)PC的計(jì)算力，體積與普通計(jì)算機(jī)相仿，而成本只有傳統(tǒng)高性能計(jì)算系統(tǒng)的1/5，起售價(jià)僅為5萬元。寶德公司也稱，此次寶德推出的PowerScale8000G以超強(qiáng)運(yùn)算能力和低成本打造100TFlops計(jì)算中心而著稱，如該產(chǎn)品具有1928個(gè)核心、浮點(diǎn)性能達(dá)到8TFlops，打造100TFlops計(jì)算中心的成本縮減5倍，功耗降為原來的1/21。 [!--empirenews.page--]

    無論從受經(jīng)濟(jì)形勢(shì)影響的服務(wù)器產(chǎn)業(yè)來看，還是從高性能計(jì)算本身來看，高性能計(jì)算的普及無疑是其面臨的關(guān)鍵問題，而采用新架構(gòu)的HPC（高性能計(jì)算機(jī)）無疑是高性能普及的新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。賽迪顧問計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)研究中心咨詢師劉新告訴《中國電子報(bào)》記者，傳統(tǒng)的高性能計(jì)算集群，其高昂的圖形處理成本、集群的高能耗和維護(hù)成本是影響HPC普及的主要障礙，新架構(gòu)的HPC主要在這幾個(gè)方面取得了突破。劉軍也表示，采用新架構(gòu)的HPC，兼具低成本與高性能的特點(diǎn)，在醫(yī)療成像、分子動(dòng)力學(xué)、基因比對(duì)、金融模擬、動(dòng)漫渲染、電影編輯、新型材料開發(fā)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，使得這些領(lǐng)域的用戶擁有萬億次的高性能設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)。這對(duì)于打破高性能應(yīng)用瓶頸，提高企業(yè)創(chuàng)新能力，提高生產(chǎn)效率，將起到根本性的作用。

    從用戶角度來看，談到桌面超級(jí)計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)集群系統(tǒng)的對(duì)比，中科院北京基因組研究所副所長(zhǎng)于軍做了形象的比喻：“桌面超級(jí)計(jì)算機(jī)是集群系統(tǒng)的很好的補(bǔ)充。集群好像一列火車，給定時(shí)間和速度就把你運(yùn)到這里，所有的人員不得不擠在一起。而桌面萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)就好像是給每個(gè)科研人員都配備了一輛越野車，因?yàn)槊總€(gè)科學(xué)家有著自己的想法，開著越野車可以上山、可以到草原、可以到荒漠，增加了專家的自由度，可以挖掘每個(gè)層面的潛力，科研效率自然會(huì)提升?！?

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    CPU與GPU之爭(zhēng)的源頭

    CPU篇

    CPU為PC核心這個(gè)觀點(diǎn)由CPU巨頭Intel提出，并且其全球副總裁在其IDF峰會(huì)上鄭重表示，其Larrabee繪圖芯片將取代目前的GPU，并且下了“三年滅亡”的最后通牒。一時(shí)間CPU和GPU之爭(zhēng)跳過了“纏綿”階段，直接進(jìn)入殊死搏斗。

    GPU篇

    倡導(dǎo)GPU為核心的是GPU巨頭nVIDIA，nVIDIA專門為其GPU開發(fā)了CUDA環(huán)境，其使用C語言設(shè)計(jì)開發(fā)，使GPU可以兼容標(biāo)準(zhǔn)C編程語言，我們可以將CUDA看作是在支持CUDA的nVIDIAGPU上進(jìn)行并行計(jì)算而提供了統(tǒng)一的軟硬件解決方案，這樣GPU就可以做目前只有CPU才能做得很多軟件應(yīng)用，從而取代CPU在整機(jī)中的地位。

    GPU和CPU發(fā)展剖析

    GPU在架構(gòu)方面和CPU有很大不同，GPU更適合簡(jiǎn)單的并行任務(wù)處理，以nVIDIA即將發(fā)布的GT200為例，其內(nèi)部集成了240個(gè)核，可以同時(shí)并行處理數(shù)據(jù)，搭配nVIDIA為其專門開發(fā)的環(huán)境———CUDA，使GPU可以在很多此前CPU的長(zhǎng)項(xiàng)中取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，例如：軟件壓縮等GPU在CUDA環(huán)境下可以較CPU壓縮速度提升30倍以上，讓我們看到了GPU未來的應(yīng)用前景。

    反觀CPU，雖然CUDA的出現(xiàn)對(duì)其構(gòu)成了巨大威脅，但是Intel作為當(dāng)前處理器老大，不僅擁有強(qiáng)大的生產(chǎn)能力，也擁有雄厚的研發(fā)力量，并且在2006年吸收了大量GPU研發(fā)人員，其在GPU方面也擁有很大的發(fā)展空間。CPU目前在一些需要復(fù)雜指令運(yùn)算的環(huán)境中依然擁有很大優(yōu)勢(shì)。