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CPU+GPU+DSP“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(xiāo)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。
“協(xié)同”并非易事 CPU+GPU要過(guò)好“融合”關(guān)
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CPU+GPU+DSP“協(xié)同作戰(zhàn)”的重要性逐漸清晰。
既然協(xié)同作戰(zhàn)已經(jīng)成為必然，這就要求公司同時(shí)具備CPU、GPU以及DSP的協(xié)同設(shè)計(jì)能力，而從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，隨著CPU和GPU的負(fù)荷以及對(duì)SoC應(yīng)用所需的帶寬支持需求不斷增長(zhǎng)，設(shè)計(jì)方為了終端產(chǎn)品能夠真正實(shí)現(xiàn)高能效，越來(lái)越需要CPU和GPU之間的緊密融合。
據(jù)記者了解，在第一陣營(yíng)的處理器公司中，幾乎沒(méi)有單一的CPU或GPU公司了，比如ARM、Imagination、高通、AMD、Intel、Nvidia、Apple（目前只設(shè)計(jì)CPU、但Apple是IMG的第三大股東），都同時(shí)擁有CPU和GPU的設(shè)計(jì)能力。
ARM Dennis Laudick說(shuō)：“我們?cè)诮衲晖瞥鋈碌?a target="_blank">Cortex-A12處理器搭配Mali-T622以及最新的Mali-V500，正是由于看到了市場(chǎng)上CPU與GPU結(jié)合的趨勢(shì)。舉個(gè)例子，在2012年，Cortex-A9與Mali-400（雙核或四核架構(gòu)）的組合幾乎成為了數(shù)字電視的標(biāo)配。同樣，Cortex-A12與Mali-T622組合的推出，在于我們已經(jīng)預(yù)見(jiàn)到手機(jī)市場(chǎng)會(huì)關(guān)注CPU與GPU的融合。”
Dennis Laudick還告訴記者，ARM近年來(lái)十分關(guān)注這一領(lǐng)域。在CPU方面，ARM在2011年推出了big.LITTLE技術(shù)，允許在同一系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）中搭配不同性能點(diǎn)（performance points）的CPU。這種CPU的搭配能夠保證不同的任務(wù)運(yùn)行在合適性能的處理器。當(dāng)處理低性能需求的任務(wù)時(shí)，比如音樂(lè)播放，僅需要一個(gè)低性能的處理器，而關(guān)閉其他高性能處理器以減少功耗。相反的，在處理游戲等高性能需求的任務(wù)時(shí)，高性能處理器將被開(kāi)啟。這種為任務(wù)選擇合適處理器的技術(shù)，使得處理器能夠根據(jù)性能需求調(diào)節(jié)功耗。
當(dāng)協(xié)同使用big.LITTLE技術(shù)與GPU計(jì)算時(shí)，CPU的部分工作負(fù)載可以轉(zhuǎn)至GPU中，即CPU以LITTLE（小核）模式運(yùn)行，而同時(shí)GPU以更少功耗、更快速度處理更多的數(shù)學(xué)運(yùn)算任務(wù)。這一模式成倍地提高了能效。內(nèi)存帶寬的使用是移動(dòng)設(shè)備中最主要的功耗來(lái)源之一，因此任何能夠降低這一功耗的設(shè)計(jì)都能夠提供巨大的好處。與big.LITTLE和GPU計(jì)算共同工作的系統(tǒng)內(nèi)存設(shè)計(jì)能夠釋放性能、降低功耗并促成全面的系統(tǒng)提升。隨著時(shí)間的推移，CPU與GPU共同設(shè)計(jì)的重要性將不斷突顯。
有受訪者告訴記者，CPU和GPU的融合設(shè)計(jì)趨勢(shì)是確定的，但具體的技術(shù)路線還不非常清晰。AMD牽頭的HSA組織目前的工作主要側(cè)重于軟件接口上面的融合統(tǒng)一，幫助程序員解決在CPU和GPU兩個(gè)不同架構(gòu)上編程模型和調(diào)度的難題，在處理器硬件上的整合涉及得非常淺。國(guó)內(nèi)的深圳中微電提出了指令集和硬件上完全融合的統(tǒng)一處理器架構(gòu)，理念非常先進(jìn)，但是推廣力度和目前的市場(chǎng)接受度有待觀察。
顯然，同時(shí)擁有CPU和GPU技術(shù)已經(jīng)普遍，但真正實(shí)現(xiàn)融合并非易事。Imagination David Harold提出了更遠(yuǎn)的發(fā)展瓶頸，他表示，對(duì)于一家公司來(lái)說(shuō)，僅僅停留在CPU+GPU組合的授權(quán)模式變得越來(lái)越困難。因?yàn)?，一個(gè)典型的移動(dòng)和嵌入式SoC包括很多其他專(zhuān)門(mén)的內(nèi)核，比如用于WiFi或藍(lán)牙的視頻轉(zhuǎn)碼引擎（VPU）或無(wú)線電通信處理器（RPU），在這一領(lǐng)域，Imagination已經(jīng)提供可授權(quán)IP（分別是PowerVR 和Ensigma）。此外，Imagination開(kāi)發(fā)了已獲得認(rèn)可的云架構(gòu)，加速那些為高度互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用尋找全部解決方案公司的面市時(shí)間。
在筆者看來(lái)，一個(gè)能夠同時(shí)提供CPU和GPU的供應(yīng)商能給他們的合作伙伴帶來(lái)許多便利。一來(lái)，他們能獲得硬件和軟件間的兼容，鑒于這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)做了兼容的處理。二來(lái)，他們將獲得一個(gè)完整的包括了第三方合作伙伴、軟件和應(yīng)用方的生態(tài)系統(tǒng)。這也是為什么CPU和GPU架構(gòu)廠商這幾年不斷融合CPU和GPU技術(shù)的關(guān)鍵因素。
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