拼核已落伍 CPU+GPU+DSP“协同作战”盛行

文章来源:米尔科技 发布日期:2013.12.20 浏览次数:1549 次
  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。

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