CPU和GPU真融合 APU異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)解析

    泡泡網(wǎng)CPU頻道5月28日 任何一種處理器芯片的發(fā)展，都是為了要面向未來(lái)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。那么我們就從最近幾年的互聯(lián)網(wǎng)、PC、平板、智能手機(jī)的應(yīng)用和交互形式來(lái)看，新一代處理器應(yīng)該滿足什么樣的需求：

    1. 用戶越來(lái)越希望能夠借助手勢(shì)、眼睛、身體，用自然表達(dá)的方式和機(jī)器交互；

    2. 人們更加追求高像素、高清電影和視頻交互；

    3. 基于社交網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和游戲應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多地介入到人的生活當(dāng)中；

    4. 越來(lái)越多的人喜歡大屏幕，越來(lái)越多的人喜歡在同一時(shí)間協(xié)同工作，而不是像以前的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)工作方式，協(xié)同工作會(huì)增加效率；

    5. 云計(jì)算作為下一代互聯(lián)網(wǎng)、或整個(gè)人類在生存環(huán)境當(dāng)中特別需要看重的一種應(yīng)用。

    市面上所有的應(yīng)用包括未來(lái)應(yīng)用基本上都是基于這幾大類，那這些東西對(duì)CPU的要求又是什么呢？

1. 性能與效率

    目前有兩大處理器：CPU和GPU。不管CPU還是GPU，所有人都在追求性能，但性能受制于半導(dǎo)體制造工藝的限制，又不能無(wú)限制的提升，否則功耗和成本就無(wú)法控制，應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)受到嚴(yán)重的限制。所以現(xiàn)在很多人都看重“每瓦性能”，或者是說(shuō)效率。

2. 功能與架構(gòu)

    在處理器發(fā)展歷史中，為了解決各種特定的問(wèn)題，不斷有互不兼容的特定功能計(jì)算模塊被加入系統(tǒng)，卻很少?gòu)娜謨?yōu)化的角度加以考察。計(jì)算機(jī)整體效率不高的現(xiàn)狀正是這種設(shè)計(jì)模式的直接后果。常見情況是軟件的計(jì)算負(fù)載被調(diào)度在一個(gè)并不適合當(dāng)前任務(wù)的模塊上低效執(zhí)行。

    無(wú)論X86架構(gòu)還是ARM架構(gòu)都是同步處理器系統(tǒng)，一種處理器系統(tǒng)能否解決所有的運(yùn)算？CPU和GPU都有獨(dú)特的運(yùn)算能力，他們有沒(méi)有被用于執(zhí)行最適合自己架構(gòu)的應(yīng)用？處理器是用來(lái)處理器數(shù)據(jù)的，而數(shù)據(jù)是在不同的子系統(tǒng)中來(lái)回搬遷的，而搬遷數(shù)據(jù)的難易程度又會(huì)嚴(yán)重影響處理器的效率。

3. 應(yīng)用與開發(fā)

    硬件的性能需要軟件來(lái)發(fā)揮，軟件開發(fā)者需要強(qiáng)大的編程模型來(lái)充分利用新的計(jì)算能力。應(yīng)用軟件需要支持和兼容廣泛的硬件平臺(tái)也日益變得重要。對(duì)開發(fā)者而言，隨著平臺(tái)種類的不斷增多，目前反復(fù)移植代碼的慣常方法必然難以為繼。

    綜上，處理器產(chǎn)業(yè)需要一種新的發(fā)展思路——讓處理器架構(gòu)更加高效， 才能在上述需求交織的復(fù)雜環(huán)境中前行。這種新的思路需承諾在功耗、性能、可編程性和可移植性這四個(gè)維度上同時(shí)都有改進(jìn)。