拼核已落伍 CPUGPUDSP“協(xié)同作戰(zhàn)”盛行
[導(dǎo)讀]移動(dòng)互聯(lián)浪潮席卷全球，不到兩年時(shí)間，移動(dòng)設(shè)備已經(jīng)從單核快速跨越到多核時(shí)代。然而，CPU性能的提升已不再是用戶興奮點(diǎn)所在，GPU的重要性以及CPUGPUDSP“協(xié)同作戰(zhàn)”才是真正吸引眼球的關(guān)鍵。在應(yīng)用方面，智能手機(jī)、平
移動(dòng)互聯(lián)浪潮席卷全球，不到兩年時(shí)間，移動(dòng)設(shè)備已經(jīng)從單核快速跨越到多核時(shí)代。然而，CPU性能的提升已不再是用戶興奮點(diǎn)所在，GPU的重要性以及CPUGPUDSP“協(xié)同作戰(zhàn)”才是真正吸引眼球的關(guān)鍵。在應(yīng)用方面，智能手機(jī)、平板電腦和智能電視三大市場(chǎng)已經(jīng)爆發(fā)出強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求。有預(yù)測(cè)指出，到2015年，GPU銷售額將達(dá)到40億美元，僅關(guān)注CPU核心數(shù)量的時(shí)代一去不復(fù)返了。
CPUGPUDSP“協(xié)同作戰(zhàn)”盛行
目前，CPU的核數(shù)已經(jīng)升級(jí)到八核，GPU似乎一直隱藏在CPU背后甘當(dāng)配角，而在CPU “大躍進(jìn)”的過(guò)程中，大肆渲染的“唯核心數(shù)量論”已然遭到質(zhì)疑，而GPU的圖顯作用, 以及CPUGPUDSP“協(xié)同作戰(zhàn)”的重要性逐漸清晰。
對(duì)于GPU核心數(shù)量是否會(huì)延續(xù)CPU快速升級(jí)，業(yè)界都有自己的觀點(diǎn)。ARM多媒體處理器事業(yè)部市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁Dennis Laudick表示，從GPU的角度來(lái)看，業(yè)界很容易得出與CPU“多核”爭(zhēng)論相似的結(jié)論，但更多“核”并不代表GPU擁有更高的性能，比如生產(chǎn)出2倍、3倍甚至10倍于當(dāng)前核數(shù)的GPU產(chǎn)品，最終得到的可能是更低的總體性能與更高的功耗。
不過(guò)他強(qiáng)調(diào)GPU變得越來(lái)越重要，隨著視覺(jué)計(jì)算時(shí)代的到來(lái)，用戶希望設(shè)備能提供更豐富的圖形體驗(yàn)。產(chǎn)生圖形是一個(gè)高度并行化的任務(wù)，當(dāng)分辨率與內(nèi)容復(fù)雜度不斷提升，諸如GPU在內(nèi)的非連續(xù)計(jì)算單元能夠協(xié)助CPU處理連續(xù)性任務(wù)。
至于什么樣的GPU才算是好的GPU，ARM Dennis Laudick表示，在不同的人眼中， 好的GPU的標(biāo)準(zhǔn)不同：對(duì)圖形工程師來(lái)說(shuō)，一個(gè)好的GPU需要有好的性能和最先進(jìn)的功能，比如OpenGL ES3；對(duì)系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）工程師來(lái)說(shuō)，一個(gè)好的GPU意味著低功耗、小面積、先進(jìn)的能源管理和高質(zhì)量的設(shè)計(jì)；對(duì)產(chǎn)品經(jīng)理來(lái)說(shuō)，一個(gè)好的GPU需要有高度的可拓展性，具備最大化再利用率和最小化市場(chǎng)投放風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)OEM廠商來(lái)說(shuō)，一個(gè)好的GPU能夠開(kāi)拓新的應(yīng)用市場(chǎng)，就像ARM用GPU計(jì)算激發(fā)了可視計(jì)算改革。
雖然ARM是一家IP廠商而且正在努力擴(kuò)展生態(tài)系統(tǒng)，但最終，一個(gè)好的GPU需要具備以上所有。Dennis Laudick表示ARM也將推動(dòng)一代又一代的進(jìn)步和創(chuàng)新，為合作伙伴以及合作伙伴的伙伴和最終用戶創(chuàng)造價(jià)值。
高通技術(shù)公司產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)鮑山泉表示：“我們不強(qiáng)調(diào)GPU的所謂核心數(shù)，一是GPU的性能不由簡(jiǎn)單的數(shù)字所決定，以驍龍800系列處理器為例，這款處理器集成Adreno 330 GPU，與上一代產(chǎn)品相比，圖形性能提升最高達(dá)50%，計(jì)算性能提升達(dá)兩倍；二是GPU和其他組件的協(xié)同工作及‘異構(gòu)計(jì)算’是移動(dòng)處理器的發(fā)展方向?！?BR>
鮑山泉坦稱，跟CPU一樣，追求GPU的核心數(shù)量也沒(méi)有價(jià)值。在他看來(lái)，移動(dòng)處理是一個(gè)復(fù)雜的、綜合性的工作，“協(xié)同作戰(zhàn)”是未來(lái)的發(fā)展方向。以GPU為例，為了提供更好的用戶體驗(yàn)，驍龍?zhí)幚砥髦械腉PU不只負(fù)責(zé)圖形處理和游戲運(yùn)行，還承擔(dān)了一般性任務(wù)，如啟動(dòng)應(yīng)用程序和處理Excel表格數(shù)據(jù)等。
與鮑山泉的觀點(diǎn)不同，Imagination Technologies市場(chǎng)傳播高級(jí)總監(jiān)David Harold則認(rèn)為GPU核的增量具有積極意義?！爱?dāng)考慮到性能、功耗和面積時(shí)，GPU和CPU存在根本上的不同。對(duì)GPU而言，增加更多內(nèi)核可以獲得性能的直線擴(kuò)展。比如，想要得到雙倍的性能，就需要將GPU內(nèi)核數(shù)翻番，但同時(shí)也必須將面積增加一倍?！盌avid Harold告訴記者，Imagination 的PowerVR Series6‘Rogue’架構(gòu)可提供很好的性能擴(kuò)展性，用戶僅需擴(kuò)展集群數(shù)（ALU引擎），而數(shù)據(jù)一致性和管理結(jié)構(gòu)大致保持不變。因此，使用多集群PowerVR Series6設(shè)計(jì)，用戶可以獲得兩倍或四倍的性能，相比多核設(shè)計(jì)減少了面積。
ICube市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁felix對(duì)此表示贊同，他說(shuō)：“跟CPU相比，GPU的情況有點(diǎn)不同，GPU天然是多核多線程的架構(gòu)，目前的GPU軟件都是高度并行化的，硬件的并行化能使軟件性能自動(dòng)馬上受益，所以GPU的核數(shù)增加比CPU自然且實(shí)用。從內(nèi)容上看，各種游戲和3D內(nèi)容還可持續(xù)增加復(fù)雜性，對(duì)GPU性能的需求遠(yuǎn)沒(méi)有滿足，比如一個(gè)‘神廟大逃亡’游戲，從3D效果來(lái)看似乎還不是特別絢麗，但已經(jīng)榨干了很多芯片的GPU性能?！?BR>
felix還強(qiáng)調(diào)，GPU的處理對(duì)象是像素點(diǎn)，屏幕分辨率的提升和流暢度（刷新率）的提高都直接拉高了GPU對(duì)數(shù)據(jù)處理帶寬和計(jì)算量的要求，這可謂一種性能上的剛性需求。GPU的停滯帶給用戶的感受是畫(huà)面遲鈍，而CPU的停滯帶給用戶的感受可能是進(jìn)度條多轉(zhuǎn)一會(huì)兒，顯然用戶對(duì)前者的容忍度要低很多。
在David Harold和felix看來(lái)，GPU的增長(zhǎng)需求客觀存在。不過(guò)felix表示，成本和功耗兩大條件制約了短期內(nèi)GPU核心的增長(zhǎng)速度。目前的SoC規(guī)模已經(jīng)非常龐大，功耗接近物理極限，處理器的升級(jí)一定需要配合工藝的升級(jí)才能實(shí)現(xiàn)。他告訴記者，將來(lái)GPU的核心極限，只能由既定工藝下的散熱極限來(lái)決定。
可見(jiàn)，GPU的重要性在日益增加，GPU核數(shù)量的升級(jí)比CPU有更多的實(shí)用性。不過(guò)felix也強(qiáng)調(diào)“協(xié)同作戰(zhàn)”的重要性。他認(rèn)為，在“協(xié)同作戰(zhàn)”方面，在計(jì)算級(jí)相機(jī)中使用CPU、GPU、DSP和視頻處理器，比只使用CPU的優(yōu)勢(shì)大很多。他表示，CPU對(duì)于多種工作負(fù)荷來(lái)說(shuō)并不一定是最高效的處理器。通過(guò)讓其它各種處理器變得更易使用且具備更高的可編程性，應(yīng)用開(kāi)發(fā)者可使用GPU、DSP等其它更高效的可編程處理器為CPU減負(fù)。
據(jù)測(cè)算，目前在手機(jī)處理器中，CPU處理任務(wù)最多占15%-20%，更多任務(wù)由GPU、DSP等其他組件完成?？梢?jiàn)，協(xié)同發(fā)展的概念逐漸在GPU廠家之間流行開(kāi)來(lái)。
高通鮑山泉補(bǔ)充稱，簡(jiǎn)單增加CPU內(nèi)核并不是提升芯片性能的方向。在受熱和功率“預(yù)算”有限的情況下，移動(dòng)處理器必須采用異構(gòu)計(jì)算才能催生新興移動(dòng)體驗(yàn)。也就是說(shuō)，處理器性能由多個(gè)組件協(xié)同完成。
他舉例說(shuō)：“我們不妨看一下谷歌最新發(fā)布的Android 4.3，支持OpenGL ES 3.0 API是最大亮點(diǎn)之一，業(yè)界認(rèn)為該規(guī)范是移動(dòng)3D圖形的新起點(diǎn)。Google在大力推廣Renderscript技術(shù)，也是鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)者充分利用GPU、DSP來(lái)開(kāi)發(fā)內(nèi)容。”
在鮑山泉看來(lái)，GPU在核心里面的重要性是不低于CPU的，Google之所以這么做，是因?yàn)镃PU只適合處理簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算，而跟用戶體驗(yàn)真正相關(guān)的內(nèi)容，是由GPU和DSP來(lái)處理。Qualcomm和Google都非常清楚，GPU和DSP在手機(jī)里的重要性，Google也正在引導(dǎo)開(kāi)發(fā)者用這兩個(gè)組件做更多事情。
從芯片公司和操作系統(tǒng)公司共同推動(dòng)GPU、DSP來(lái)看，CPU“單腿走路”的概念和影響力正在逐漸減弱，CPU、GPU、DSP“協(xié)同作戰(zhàn)”的能力已經(jīng)不言而喻。[!--empirenews.page--]
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目前，CPU的核數(shù)已經(jīng)升級(jí)到八核，GPU似乎一直隱藏在CPU背后甘當(dāng)配角，而在CPU “大躍進(jìn)”的過(guò)程中，大肆渲染的“唯核心數(shù)量論”已然遭到質(zhì)疑，而GPU的圖顯作用, 以及CPUGPUDSP“協(xié)同作戰(zhàn)”的重要性逐漸清晰。
對(duì)于GPU核心數(shù)量是否會(huì)延續(xù)CPU快速升級(jí)，業(yè)界都有自己的觀點(diǎn)。ARM多媒體處理器事業(yè)部市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁Dennis Laudick表示，從GPU的角度來(lái)看，業(yè)界很容易得出與CPU“多核”爭(zhēng)論相似的結(jié)論，但更多“核”并不代表GPU擁有更高的性能，比如生產(chǎn)出2倍、3倍甚至10倍于當(dāng)前核數(shù)的GPU產(chǎn)品，最終得到的可能是更低的總體性能與更高的功耗。
不過(guò)他強(qiáng)調(diào)GPU變得越來(lái)越重要，隨著視覺(jué)計(jì)算時(shí)代的到來(lái)，用戶希望設(shè)備能提供更豐富的圖形體驗(yàn)。產(chǎn)生圖形是一個(gè)高度并行化的任務(wù)，當(dāng)分辨率與內(nèi)容復(fù)雜度不斷提升，諸如GPU在內(nèi)的非連續(xù)計(jì)算單元能夠協(xié)助CPU處理連續(xù)性任務(wù)。
至于什么樣的GPU才算是好的GPU，ARM Dennis Laudick表示，在不同的人眼中， 好的GPU的標(biāo)準(zhǔn)不同：對(duì)圖形工程師來(lái)說(shuō)，一個(gè)好的GPU需要有好的性能和最先進(jìn)的功能，比如OpenGL ES3；對(duì)系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）工程師來(lái)說(shuō)，一個(gè)好的GPU意味著低功耗、小面積、先進(jìn)的能源管理和高質(zhì)量的設(shè)計(jì)；對(duì)產(chǎn)品經(jīng)理來(lái)說(shuō)，一個(gè)好的GPU需要有高度的可拓展性，具備最大化再利用率和最小化市場(chǎng)投放風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)OEM廠商來(lái)說(shuō)，一個(gè)好的GPU能夠開(kāi)拓新的應(yīng)用市場(chǎng)，就像ARM用GPU計(jì)算激發(fā)了可視計(jì)算改革。
雖然ARM是一家IP廠商而且正在努力擴(kuò)展生態(tài)系統(tǒng)，但最終，一個(gè)好的GPU需要具備以上所有。Dennis Laudick表示ARM也將推動(dòng)一代又一代的進(jìn)步和創(chuàng)新，為合作伙伴以及合作伙伴的伙伴和最終用戶創(chuàng)造價(jià)值。
高通技術(shù)公司產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)鮑山泉表示：“我們不強(qiáng)調(diào)GPU的所謂核心數(shù)，一是GPU的性能不由簡(jiǎn)單的數(shù)字所決定，以驍龍800系列處理器為例，這款處理器集成Adreno 330 GPU，與上一代產(chǎn)品相比，圖形性能提升最高達(dá)50%，計(jì)算性能提升達(dá)兩倍；二是GPU和其他組件的協(xié)同工作及‘異構(gòu)計(jì)算’是移動(dòng)處理器的發(fā)展方向?！?BR>
鮑山泉坦稱，跟CPU一樣，追求GPU的核心數(shù)量也沒(méi)有價(jià)值。在他看來(lái)，移動(dòng)處理是一個(gè)復(fù)雜的、綜合性的工作，“協(xié)同作戰(zhàn)”是未來(lái)的發(fā)展方向。以GPU為例，為了提供更好的用戶體驗(yàn)，驍龍?zhí)幚砥髦械腉PU不只負(fù)責(zé)圖形處理和游戲運(yùn)行，還承擔(dān)了一般性任務(wù)，如啟動(dòng)應(yīng)用程序和處理Excel表格數(shù)據(jù)等。
與鮑山泉的觀點(diǎn)不同，Imagination Technologies市場(chǎng)傳播高級(jí)總監(jiān)David Harold則認(rèn)為GPU核的增量具有積極意義?！爱?dāng)考慮到性能、功耗和面積時(shí)，GPU和CPU存在根本上的不同。對(duì)GPU而言，增加更多內(nèi)核可以獲得性能的直線擴(kuò)展。比如，想要得到雙倍的性能，就需要將GPU內(nèi)核數(shù)翻番，但同時(shí)也必須將面積增加一倍?！盌avid Harold告訴記者，Imagination 的PowerVR Series6‘Rogue’架構(gòu)可提供很好的性能擴(kuò)展性，用戶僅需擴(kuò)展集群數(shù)（ALU引擎），而數(shù)據(jù)一致性和管理結(jié)構(gòu)大致保持不變。因此，使用多集群PowerVR Series6設(shè)計(jì)，用戶可以獲得兩倍或四倍的性能，相比多核設(shè)計(jì)減少了面積。
ICube市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁felix對(duì)此表示贊同，他說(shuō)：“跟CPU相比，GPU的情況有點(diǎn)不同，GPU天然是多核多線程的架構(gòu)，目前的GPU軟件都是高度并行化的，硬件的并行化能使軟件性能自動(dòng)馬上受益，所以GPU的核數(shù)增加比CPU自然且實(shí)用。從內(nèi)容上看，各種游戲和3D內(nèi)容還可持續(xù)增加復(fù)雜性，對(duì)GPU性能的需求遠(yuǎn)沒(méi)有滿足，比如一個(gè)‘神廟大逃亡’游戲，從3D效果來(lái)看似乎還不是特別絢麗，但已經(jīng)榨干了很多芯片的GPU性能?！?BR>
felix還強(qiáng)調(diào)，GPU的處理對(duì)象是像素點(diǎn)，屏幕分辨率的提升和流暢度（刷新率）的提高都直接拉高了GPU對(duì)數(shù)據(jù)處理帶寬和計(jì)算量的要求，這可謂一種性能上的剛性需求。GPU的停滯帶給用戶的感受是畫(huà)面遲鈍，而CPU的停滯帶給用戶的感受可能是進(jìn)度條多轉(zhuǎn)一會(huì)兒，顯然用戶對(duì)前者的容忍度要低很多。
在David Harold和felix看來(lái)，GPU的增長(zhǎng)需求客觀存在。不過(guò)felix表示，成本和功耗兩大條件制約了短期內(nèi)GPU核心的增長(zhǎng)速度。目前的SoC規(guī)模已經(jīng)非常龐大，功耗接近物理極限，處理器的升級(jí)一定需要配合工藝的升級(jí)才能實(shí)現(xiàn)。他告訴記者，將來(lái)GPU的核心極限，只能由既定工藝下的散熱極限來(lái)決定。
可見(jiàn)，GPU的重要性在日益增加，GPU核數(shù)量的升級(jí)比CPU有更多的實(shí)用性。不過(guò)felix也強(qiáng)調(diào)“協(xié)同作戰(zhàn)”的重要性。他認(rèn)為，在“協(xié)同作戰(zhàn)”方面，在計(jì)算級(jí)相機(jī)中使用CPU、GPU、DSP和視頻處理器，比只使用CPU的優(yōu)勢(shì)大很多。他表示，CPU對(duì)于多種工作負(fù)荷來(lái)說(shuō)并不一定是最高效的處理器。通過(guò)讓其它各種處理器變得更易使用且具備更高的可編程性，應(yīng)用開(kāi)發(fā)者可使用GPU、DSP等其它更高效的可編程處理器為CPU減負(fù)。
據(jù)測(cè)算，目前在手機(jī)處理器中，CPU處理任務(wù)最多占15%-20%，更多任務(wù)由GPU、DSP等其他組件完成?？梢?jiàn)，協(xié)同發(fā)展的概念逐漸在GPU廠家之間流行開(kāi)來(lái)。
高通鮑山泉補(bǔ)充稱，簡(jiǎn)單增加CPU內(nèi)核并不是提升芯片性能的方向。在受熱和功率“預(yù)算”有限的情況下，移動(dòng)處理器必須采用異構(gòu)計(jì)算才能催生新興移動(dòng)體驗(yàn)。也就是說(shuō)，處理器性能由多個(gè)組件協(xié)同完成。
他舉例說(shuō)：“我們不妨看一下谷歌最新發(fā)布的Android 4.3，支持OpenGL ES 3.0 API是最大亮點(diǎn)之一，業(yè)界認(rèn)為該規(guī)范是移動(dòng)3D圖形的新起點(diǎn)。Google在大力推廣Renderscript技術(shù)，也是鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)者充分利用GPU、DSP來(lái)開(kāi)發(fā)內(nèi)容。”
在鮑山泉看來(lái)，GPU在核心里面的重要性是不低于CPU的，Google之所以這么做，是因?yàn)镃PU只適合處理簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算，而跟用戶體驗(yàn)真正相關(guān)的內(nèi)容，是由GPU和DSP來(lái)處理。Qualcomm和Google都非常清楚，GPU和DSP在手機(jī)里的重要性，Google也正在引導(dǎo)開(kāi)發(fā)者用這兩個(gè)組件做更多事情。
從芯片公司和操作系統(tǒng)公司共同推動(dòng)GPU、DSP來(lái)看，CPU“單腿走路”的概念和影響力正在逐漸減弱，CPU、GPU、DSP“協(xié)同作戰(zhàn)”的能力已經(jīng)不言而喻。[!--empirenews.page--]
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