如果要评选2011年度的计算机行业最大变革,那么cpu与gpu的融合就是当之无愧的头号热门。两大芯片巨头,无论是amd还是intel,都坚定不移地让cpu和gpu两个原本各自独立的概念越走越近,但细细看来,两条路的走向却又并不相同。
intel snb:cpu、gpu的“整合”
intel的sandy bridge(snb)架构图:cpu、gpu还是各自为政
其实在2010年初的时候intel就开始了cpu和gpu的统一之路,不过那是一种被戏称为“胶水”的设计理念,仅仅是把不同制造工艺的cpu处理器芯片、gpu图形芯片封装在一起而已,彼此之间仍是相对独立状态。
而随着intel的新架构sandy bridge(简称snb)的到来,intel貌似做到了cpu、gpu的合二为一。但是严格来说,它们仍然都只是一块芯片上的两个不同模块,还谈不上有机的一体。snb单就cpu处理器性能而言非常强大,而且gpu图形性能也相比之前也有了很大的进步,3d图形虽然孱弱但毕竟也有一定提升。但因为技术和策略等方面的缘故,snb强调的仍然是cpu计算性能,而gpu图形性能仅仅起到辅助作用,二者并不能相互协同。相反,在开启动态加速(turbo boost)后,cpu性能的提升的却是以削弱gpu的性能为代价。
amd apu:cpu、gpu的“融合”
amd apu平台架构图:cpu、gpu已经亲密无间
amd 在2006年收购ati之后就提出了融聚概念“fusion”,经过多年苦心经营,如今终于瓜熟蒂落,这就是全新的apu处理器,中文名称叫做“加速处理器”。从物理形式上看,它不仅仅只是把gpu和cpu做在了一颗芯片上那么简单。
amd 这一次将cpu和gpu真正的融合到了一起,依据其cpu和gpu都支持opencl语言编程的优势,cpu和gpu能够动态分配工作任务,达到协同工作的目的,最大化的将硬件平台资源挖掘出来,实现异构计算,彼此加速。在现在cpu资源过剩的时代来说,这是非常令人惊喜的一个消息。
amd fusion apu反复强调“融聚”和“加速”自然是有其道理的。所谓融聚,amd fusion apu中的cpu和gpu两部分并没有分开来,他们共享系统总线、内存寻址空间,cpu和gpu正是通过这些千丝万缕的联系融聚在一起;而“加速”指的正是cpu和gpu的真融合架构,cpu和gpu都支持opencl并行计算标准,这两部分可以从底层实现互联互通、互相利用,互相协同进行加速计算。所以也可以说,“融聚”和“百核加速”就是异构计算的核心概念。相比之下,intel snb平台的gpu部分是不具备这个能力的。
台式机版apu pk snb:浮点计算性能对比
如果上边的文字还比较抽象的话,那么从上图看看具体的数据就更加一目了然了:llano a系列apu中的最高型号a8-3850m的浮点计算性能为573gflops、而稍低的a6-3650m也达到了367gflops,这其中既有cpu的能力,更有gpu的贡献;作为对比的snb平台中的两款四核心型号core i7-2600k、core i5-2500k才不过分别为262gflops、243gflops,而且这都是来自cpu单打独斗的成果,gpu并没有起到任何作用。
要是这还不够,fusion apu还支持独有的双显卡交火技术, amd apu中内建了dx11架构的图形核心,其性能堪比当今主流级别独立显卡,另外再配上一块amd radeon系列的独立显卡即可与apu中内建的融合单显合作,进一步加速图形和计算性能,提升幅度高达70%,这也是其它平台所望尘莫及的。
cpu+gpu:并不只是个简单的加号
apu与snb:同样的cpu+gpu,不一样的融合
amd apu平台和intel snb平台都包含了cpu、gpu两部分计算单元,并且都是32nm hkmg工艺制造,集成的晶体管数量都是大约10亿个,内核面积也都是220平方毫米左右,但在设计理念上走了完全不同的两条路。intel强调cpu为主、gpu为辅,并且也不能实现异构计算;而amd则强调cpu、gpu的平衡与协同计算,共同加速。
snb最大的优势是cpu性能突出,gpu图形性能虽有明显进步但还只是个单纯的核芯显卡,与cpu表现完全不成比例,更不能协同工作,甚至会影响到整体性能的表现,就像是“木桶效应”中最短的那一块;而apu则从根本上注重cpu、gpu的融合与平衡,cpu性能够用,gpu部分优势更是异常明显,协同工作之后能够真正的达到1+1>2的效果,所以apu无论功能特性还是图形、视性能都远超对手,尤其是可以借助opencl这一开放的行业标准技术与cpu一起进行加速,更适应未来发展趋势。
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