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雙芯合力“CPU-GPU”
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在剛剛過去的2007年，NVIDIA率先引入了Tesla通用GPU計算架構(gòu)，最終目的是將CPU和GPU合二為一，然而NVIDIA并沒有 CPU的研發(fā)歷史，在整合的道路上遇到了重重困難。另一方面，AMD計劃于2009年推出內(nèi)建GPU核心的Fusion處理器，而Intel整合GPU的 Nehalem處理器將與之正面交火，屆時，處理器將全面進入整合GPU時代。

三足鼎立：CPU與GPU整合計劃在PC技術(shù)領域，CPU和GPU始終是相輔相成，在二者已經(jīng)發(fā)展到出現(xiàn)新的瓶頸時，“結(jié)合”也許是明智的解決方案，因此，關于整合CPU和GPU的方案就一直被人們所津津樂道。

自收購ATI之后，AMD公布了整合CPU和GPU的Fusion計劃（為了不給大家在閱讀上造成混亂，我們下文仍將集成在AMD處理器中的顯示核心稱為GPU），并計劃于2008年年底發(fā)布。在2007年年底，AMD最終確定了Fusion處理器的細節(jié)，并將在2009年下半年以APU（加速處理器）的面目出現(xiàn)，首款APU的代號為Swift，初步計劃采用45nm的SOI（Silicon on insulator，絕緣體硅片）工藝,集成GPU和北橋。

作為處理器領域的霸主，Intel顯然不會坐以待斃，為了對抗AMD的Fusion處理器，Intel計劃在下一代Nehalem處理器家族中，將代號為Havendale的處理器整合GPU，同樣會在2009年上半年如期上市。

作為圖形芯片領域的領頭羊，NVIDIA此前推出了Tesla通用GPU計算架構(gòu)，但這并不是NVIDIA的最終目的，不管是GPU集成CPU，還是CPU整合GPU，NVIDIA意識到未來GPU的發(fā)展趨勢，那就是CPU與GPU的完美融合，NVIDIA已經(jīng)搶先買下UlI Electronics，并收購了Stexar公司，獲得了整體芯片組和x86架構(gòu)的設計團隊，并計劃于2009年推出一款45nm處理器，為未來推出整合CPU和GPU做準備，屆時，CPU和GPU整合市場將形成三足鼎立的局勢。


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整合GPU的實際價值
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談到CPU與GPU的整合，相信不少用戶都會想到板載GPU，它的目的是為了降低用戶的使用成本，然而在CPU里整合GPU，是否也僅為了降低成本那么簡單呢？實際并非如此，在GPU剛剛誕生的時候，它的用途比較簡單、專一，主要是為了處理圖像貼圖，然而隨著3D技術(shù)的發(fā)展，GPU不僅具有可編程能力，而且還具備高強度并行計算能力。GPU有兩個重要特征：在視覺上提供非常逼真的效果；可以分擔CPU在計算中的負載，起到減負的作用。CPU的設計則不同，它適合管理多個離散的任務，但在處理并行化任務時顯得力不從心，CPU進入多核時代后，依然不能滿足用戶的需求。因而，GPU在浮點運算能力上要遠強于 CPU，據(jù)說這個差距在25倍。
 

如果能夠發(fā)揮GPU的性能潛力，讓它協(xié)助CPU處理復雜的任務，比如CPU負責一般任務計算，而GPU則負責專門浮點計算，這樣就可以解決未來CPU發(fā)展的性能瓶頸。為此，通用“CPU-GPU”計算構(gòu)架被一致看好，但實現(xiàn)二者的整合有兩個途徑：CPU整合GPU，或GPU集成CPU。就目前的情況來看，盡管PCI-E總線的帶寬雖高，但始終未能滿足CPU與GPU之間頻繁的數(shù)據(jù)交換工作，加上GPU受PCI-E總線的限制，GPU集成CPU還不夠成熟，CPU整合GPU才是最終出路，由于CPU通用處理器的設計，令它得以應付日常生活形形色色的工作，所以它與GPU的關系是并存的。CPU與GPU都是由晶體管組成的，而且CPU以后都是向著雙核/多核的道路發(fā)展，制程方面也向著更精細的工藝前進，CPU與GPU整合在一起可以更充分地利用好各自的資源，無論是進行非游戲運算，還是3D游戲運算，兩者都可以擁有最高的效率，同時也可以把兼容性提升到一個更高的檔次。盡管這種整合會產(chǎn)生很多實際問題，但對于用戶來說，一顆芯片擁有CPU與GPU的全部功能，也意味著擁有更出色的性價比。與此同時，CPU與GPU合二為一，也使得PC邁向更大規(guī)模的集成化之路，而且越簡單的PC就越容易標準化統(tǒng)一化，也會更加廉價而實用，在未來，PC也可以像手機一樣，拿在手里到處移動使用。 #p#page_title#e#


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現(xiàn)實的問題：CPU如何與GPU整合？
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要讓CPU與GPU完美結(jié)合，擺在廠商面前的問題是如何去整合，對于AMD而言，它將直接在Fusion處理器中整合GPU核心。AMD將本來內(nèi)建雙核CPU的其中一個Core更換為GPU，使得CPU與GPU之間以 Crossbar（交叉開關）方式交換數(shù)據(jù)，更適合CPU的代碼將在Fusion處理器的CPU部分被執(zhí)行，而更適合GPU的代碼將在GPU部分被執(zhí)行。在這種新架構(gòu)下，GPU也可以讀取CPU的Cache資料，這是PCI-E 總線所未能提供的功能，F(xiàn)usion處理器還整合了內(nèi)存控制器，以同時滿足CPU的DDR2/3及GPU的GDDR內(nèi)存控制器的需求。無疑，F(xiàn)usion處理器將內(nèi)建完整的DirectX GPU核心、緩存和PCI-E通道，將是一款非常有價值的GPU處理器。 實際上，F(xiàn)usion處理器整合GPU的原理，與目前的Crossfire互聯(lián)方案非常類似——CPU與GPU事實上仍是獨立的，通過內(nèi)部總線進行通信，同時還分別擁有獨立的緩存，處理器中的GPU和CPU會共享系統(tǒng)內(nèi)存，從而實現(xiàn)GPU與CPU的數(shù)據(jù)交換。值得注意的是，F(xiàn)usion處理器還內(nèi)置了1個HT總線，允許Fusion處理器的平臺擴展外部顯卡，AMD表示，F(xiàn)usion處理器不僅以一個整合了北橋、GPU的單芯片面目出現(xiàn)，還將會整合不同數(shù)量的GPU和CPU核心，比如兩個Fusion處理器連接在一起，可以達成并行GPU模式。在未來，AMD新一代整合GPU的處理器還將提供多條HT總線，以實現(xiàn)更高的帶寬外接顯卡，甚至會提供內(nèi)建GPU與外接顯卡的Crossfire新方案。
 

與AMD有所不同的是，Intel的設計路線并不是簡單的內(nèi)建GPU核心，Nehalem處理器是通過多芯片系統(tǒng)封裝（Multi-Chip Package）方式，將北橋芯片及圖形芯片直接整合在CPU之中，而CPU內(nèi)核心與GPU核心是通過Quick Path Interconnect(QPI)方式連接，QPI內(nèi)置內(nèi)存控制器，有助于解決CPU和GPU從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)時的延遲，內(nèi)存延遲和帶寬有了大幅度改進，QPI還具備處理器間的直接連接技術(shù)，使芯片能夠共享數(shù)據(jù)，1個處理器能夠存取與其他處理器相連接的內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，大大提升了整合GPU處理器的運行效率。Intel如此的設計方案，還可縮短產(chǎn)品設計周期，有助于降低生產(chǎn)成本。