拼核已落伍 CPU+GPU+DSP“协同作战”盛行

拼核已落伍 CPU+GPU+DSP“协同作战”盛行

       移动互联浪潮席卷全球，不到两年时间，移动设备已经从单核快速跨越到多核时代。然而，CPU性能的提升已不再是用户兴奋点所在，GPU的重要性以及CPU+GPU+DSP“协同作战”才是真正吸引眼球的关键。在应用方面，智能手机、平板电脑和智能电视三大市场已经爆发出强劲的市场需求。有预测指出，到2015年，GPU销售额将达到40亿美元，仅关注CPU核心数量的时代一去不复返了。

CPU+GPU+DSP“协同作战”盛行

       目前，CPU的核数已经升级到八核，GPU似乎一直隐藏在CPU背后甘当配角，而在CPU “大跃进”的过程中，大肆渲染的“唯核心数量论”已然遭到质疑，而GPU的图显作用, 以及CPU+GPU+DSP“协同作战”的重要性逐渐清晰。

       对于GPU核心数量是否会延续CPU快速升级，业界都有自己的观点。ARM多媒体处理器事业部市场营销副总裁Dennis Laudick表示，从GPU的角度来看，业界很容易得出与CPU“多核”争论相似的结论，但更多“核”并不代表GPU拥有更高的性能，比如生产出2倍、3倍甚至10倍于当前核数的GPU产品，最终得到的可能是更低的总体性能与更高的功耗。

       不过他强调GPU变得越来越重要，随着视觉计算时代的到来，用户希望设备能提供更丰富的图形体验。产生图形是一个高度并行化的任务，当分辨率与内容复杂度不断提升，诸如GPU在内的非连续计算单元能够协助CPU处理连续性任务。

       至于什么样的GPU才算是好的GPU，ARM Dennis Laudick表示，在不同的人眼中， 好的GPU的标准不同：对图形工程师来说，一个好的GPU需要有好的性能和最先进的功能，比如OpenGL ES3；对系统级芯片（SoC）工程师来说，一个好的GPU意味着低功耗、小面积、先进的能源管理和高质量的设计；对产品经理来说，一个好的GPU需要有高度的可拓展性，具备最大化再利用率和最小化市场投放风险；对OEM厂商来说，一个好的GPU能够开拓新的应用市场，就像ARM用GPU计算激发了可视计算改革。

       虽然ARM是一家IP厂商而且正在努力扩展生态系统，但最终，一个好的GPU需要具备以上所有。Dennis Laudick表示ARM也将推动一代又一代的进步和创新，为合作伙伴以及合作伙伴的伙伴和最终用户创造价值。

       高通技术公司产品市场总监鲍山泉表示：“我们不强调GPU的所谓核心数，一是GPU的性能不由简单的数字所决定，以骁龙800系列处理器为例，这款处理器集成Adreno 330 GPU，与上一代产品相比，图形性能提升最高达50%，计算性能提升达两倍；二是GPU和其他组件的协同工作及‘异构计算’是移动处理器的发展方向。”

       鲍山泉坦称，跟CPU一样，追求GPU的核心数量也没有价值。在他看来，移动处理是一个复杂的、综合性的工作，“协同作战”是未来的发展方向。以GPU为例，为了提供更好的用户体验，骁龙处理器中的GPU不只负责图形处理和游戏运行，还承担了一般性任务，如启动应用程序和处理Excel表格数据等。

       与鲍山泉的观点不同，Imagination Technologies市场传播高级总监David Harold则认为GPU核的增量具有积极意义。“当考虑到性能、功耗和面积时，GPU和CPU存在根本上的不同。对GPU而言，增加更多内核可以获得性能的直线扩展。比如，想要得到双倍的性能，就需要将GPU内核数翻番，但同时也必须将面积增加一倍。”David Harold告诉记者，Imagination 的PowerVR Series6‘Rogue’架构可提供很好的性能扩展性，用户仅需扩展集群数（ALU引擎），而数据一致性和管理结构大致保持不变。因此，使用多集群PowerVR Series6设计，用户可以获得两倍或四倍的性能，相比多核设计减少了面积。

       ICube市场营销副总裁felix对此表示赞同，他说：“跟CPU相比，GPU的情况有点不同，GPU天然是多核多线程的架构，目前的GPU软件都是高度并行化的，硬件的并行化能使软件性能自动马上受益，所以GPU的核数增加比CPU自然且实用。从内容上看，各种游戏和3D内容还可持续增加复杂性，对GPU性能的需求远没有满足，比如一个‘神庙大逃亡’游戏，从3D效果来看似乎还不是特别绚丽，但已经榨干了很多芯片的GPU性能。”

       felix还强调，GPU的处理对象是像素点，屏幕分辨率的提升和流畅度（刷新率）的提高都直接拉高了GPU对数据处理带宽和计算量的要求，这可谓一种性能上的刚性需求。GPU的停滞带给用户的感受是画面迟钝，而CPU的停滞带给用户的感受可能是进度条多转一会儿，显然用户对前者的容忍度要低很多。

       在David Harold和felix看来，GPU的增长需求客观存在。不过felix表示，成本和功耗两大条件制约了短期内GPU核心的增长速度。目前的SoC规模已经非常庞大，功耗接近物理极限，处理器的升级一定需要配合工艺的升级才能实现。他告诉记者，将来GPU的核心极限，只能由既定工艺下的散热极限来决定。

       可见，GPU的重要性在日益增加，GPU核数量的升级比CPU有更多的实用性。不过felix也强调“协同作战”的重要性。他认为，在“协同作战”方面，在计算级相机中使用CPU、GPU、DSP和视频处理器，比只使用CPU的优势大很多。他表示，CPU对于多种工作负荷来说并不一定是最高效的处理器。通过让其它各种处理器变得更易使用且具备更高的可编程性，应用开发者可使用GPU、DSP等其它更高效的可编程处理器为CPU减负。

       据测算，目前在手机处理器中，CPU处理任务最多占15%-20%，更多任务由GPU、DSP等其他组件完成。可见，协同发展的概念逐渐在GPU厂家之间流行开来。

       高通鲍山泉补充称，简单增加CPU内核并不是提升芯片性能的方向。在受热和功率“预算”有限的情况下，移动处理器必须采用异构计算才能催生新兴移动体验。也就是说，处理器性能由多个组件协同完成。

       他举例说：“我们不妨看一下谷歌最新发布的Android 4.3，支持OpenGL ES 3.0 API是最大亮点之一，业界认为该规范是移动3D图形的新起点。Google在大力推广Renderscript技术，也是鼓励开发者充分利用GPU、DSP来开发内容。”

       在鲍山泉看来，GPU在核心里面的重要性是不低于CPU的，Google之所以这么做，是因为CPU只适合处理简单的逻辑运算，而跟用户体验真正相关的内容，是由GPU和DSP来处理。Qualcomm和Google都非常清楚，GPU和DSP在手机里的重要性，Google也正在引导开发者用这两个组件做更多事情。

       从芯片公司和操作系统公司共同推动GPU、DSP来看，CPU“单腿走路”的概念和影响力正在逐渐减弱，CPU、GPU、DSP“协同作战”的能力已经不言而喻。