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CPU和GPU融合速度加快

　　(电脑报2007年第48期)2007年11月，英特尔低调收购了旧金山一家名为Neoptica的公司。从英特尔的收购历史来看，这笔收购并不起眼。很少有人知道Neoptica是一家专gate从事图形处理器和通用处理器融合的二合一处理器研发的技术公司，在收购完成的同时，英特尔也发布了未来两年内的产品研发规划，二合一处理器计划赫然在类。

　　种种迹象表明，英特尔、NVIDIA为代表的业界大厂正在掀起一场将CPU与GPU融合的二合一处理器争夺战。在已经习惯了把显卡作为电脑重要配件之一的时下，你是否已经意识到CPU和GPU相互融合的二合一处理器已经距离我们不远了呢？

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图2

图形芯片厂商率先“冲锋”

　　作为通用处理器的CPU在上世纪80年代就诞生了，是整个PC系统中最为重要的部分。至于GPU（Graphic Processing Unit：图形处理器）的概念是伴随上世纪90年代后期3D游戏、高清视频的涌现诞生的。1998年，NVIDIA最早提出了GPU的概念，由此开始了GPU与CPU并行的阶段。

　　两者的融合最早出现在2002年，当时ATi、NVIDIA等业界厂商创造了一个叫做GPGPU（General Purpose Computation on the GPU：通用图形处理器）的概念。

　　随后，在美国的一场CG展会Siggraph上（Siggraph是全世界规模与影响最大的CG展会），包括NVIDIA等众多厂商都开始宣传自己的 GPGPU概念。当时设想在图形处理器上开发出可以用于其他应用的功能，比如进行音频处理的功能。从这一年开始，GPGPU为代表的二合一处理器逐渐出现在英特尔、AMD等芯片大厂的规划蓝图上。后来的美国《电子》[屏蔽]专gate提到CG（计算机合成图形）对处理器二合一研发的影响：“不断提升的CG需求迫使图形芯片不断提升性能，这也为图形芯片进入通用处理器的地盘提供了可能性。”

　　在2006年之前，图形芯片厂商是最热衷于推动二合一处理器发展的。ATi是一个典型代表。当时ATi公司一直有相应的二合一处理器研发计划并和许多大学科研小组进行相关合作。

　　作为图形芯片领域的领头羊，NVIDIA公司同样没有忽视二合一处理器的巨大潜在价值。早在开发GeforceFX 5900系列产品的时候，NVIDIA公司就提出GPU能够实现专业音频处理功能。

　　图形芯片厂商之所以对二合一处理器具有强烈的兴趣，是随着图形芯片性能的不断提升而出现的。

　　这里有一个简单的数据对比，当3GHz双核心CPU达到24GFLOPS运算能力时（GFLOPS:每秒钟进行10亿次浮点运算），GPU的浮点运算能力已经在它的10～20倍以上了。

CPU厂商要让显卡“消失”

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图3

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图4

　　在处理器二合一的进程中，CPU厂商尽管进来得相对晚一些，却表现出了强烈的“进攻能力”。

　　从显卡厂商的角度来看，二合一处理器的设计思路是充分发挥GPU的实力，甚至直接接替CPU在系统中的核心地位；但是CPU显然不这么认为，CPU本身已经具备强大的性能，将图形处理功能直接整合到CPU中并不是不可能，所以CPU厂商的目标是在2010年之前把以CPU为主体的二合一处理器推向市场，从而让显卡彻底消失在公众的视野之中。

　　AMD公司在2006年已经开始对名为Torrenza的企业级运算架构展开了宣传攻势，Torrenza架构的主设计思路是利?yperTransport总线，让CPU更富扩展性和针对性，能够具有图形处理功能。

　　英特尔在二合一处理器方面的动作更大。英特尔的优势在于本身是最大的通用处理器厂商与图形芯片厂商（依靠集成图形芯片达到这一目标）。《连线》[屏蔽]在 2007年初曾经专gate提及英特尔在这方面的表现：“一旦这个庞然大物利用市场优势推出融合了通用处理和图形处理的处理器，对整个产业链的打击是相当强烈的，甚至会是致命的。”

　　在市场策略上，英特尔推出了Geneseo架构，以PCI Express 2.0为基础衍生平台。在具体产品上，英特尔在Nehalem家族的移动版本Gilo中会集成GPU， Gilo将是迅驰6代的核心，也就是说不管是平台化和拳头产品英特尔都有具体的应对之策。

芯片巨头们的争夺

　　在二合一处理器上，尽管实际产品还没有面世，但是围绕市场的众多，英特尔、NVIDIA几大巨头已经提前开始了较量。在这场二合一处理器的争夺战中，英特尔显然处于有利的地位。

　　英特尔本身是全球最大的通用处理器和图形芯片制造商和销售商，在两条线上都有丰富的行业积累。同时英特尔已经为二合一处理器进行了多笔收购，将一些技术公司招入麾下，进行二合一处理器方面的研发。

　　英特尔的目标就是，在下一代多核处理器中增加浮点匀速的强大性能因为从浮点运算性能上说，如今的GPU性能甚至超越Cell处理器，更别说Clovertown或者类似的多核心处理器。

　　在工艺制程上面英特尔同样具有优势。由于二合一处理器对于散热等要求极高，所以必须采用更先进的工艺制程。

　　试想一块Geforce 8800Ultra和一块Core 2 Duo处理器封装在一起的芯片面积、功耗与发热是多么疯狂。而目前初代桌面级融合处理器透露出的初步功耗150W-190W，已经激起了一些对融合型处理器负面的看法。跟英特尔相比，AMD的重点是在移动平台上，毕竟笔记本平台对图形处理的要求低得多。

　　至于NVIDIA，更希望利用GPU的强大浮点运算来完成通用处理器的工作。Z在今年NVIDIA就发布了GPU第三品牌——Tesla，专gate针对需要高性能计算的人群，比如需要高性能并行计算能力的开发者、科学家和研究单位。NVIDIA的打算是，走一条从高端到中端再到低端的二合一处理器推广路线，从而在市场上获得巨大商业利益。

普通用户眼中的二合一处理器

　　曹晓筱（公司职员）：我唯一关心的是价格会不会下降。最近刚买了一台电脑，CPU和显卡加起来要1000多元，太贵了。如果把两个做到一起，那么价格至少应该下降三分之一吧。

　　廖群方（大学生，游戏玩家）：把CPU和GPU做到一个产品，想法倒是很不错。我建议一定要把3D运算作为开发的重点，现在游戏越做越恐怖，有些单机游戏非要配两三千元的显卡才能玩得动，这不是要命么。所以二合一处理器一定要把3D游戏作为重点解决对象，否则就没有吸引力。

　　袁沈为（电脑城装机员）：二合一处理器真的出现了，希望能够让电脑变小，现在电脑整体上还是太大，搬运起来不方便。如果体积变小了，相信销售上面会更有竞争。

　　谢峰（大学教师，高清视频发烧友）：我觉得未来的二合一处理器应该把重点放在高清视频上面。现在CPU做普通运算已经是绰绰有余了，但是放高清还是存在很大问题，另一方面GPU的高清视频解码也有一定问题，所以我觉得要是CPU和GPU融合，对高清播放应该要好好设计一下。

技术解读：二合一处理器的两大技术gate槛

电脑报硬件评测周刊主编刘颖
　　（长期关注电脑硬件领域，拥有丰富行业技术经验，曾经多次发表重要技术见解）

　　在二合一处理器的研发进程上，将有两大技术gate槛需要跨越。

　　第一个gate槛是应用程序接口。对二合一处理器时代有一个重要的制约来自于API（应用程序接口）。Directx9对显卡产生的翻天覆地的影响相信所有人都有深刻印象。如果没有良好的软件环境、建议的迁移体系和出色的优化算法，GPU和CPU在物理/逻辑架构上的强大根本不能转化为实际的表现。

　　二合一处理器化的另一个困难来自于融合架构的设计思路改变。

　　目前在二合一处理器上有两种选择，一种方式是将CPU和GPU完全集成在一块芯片中，另一种方式是将CPU和GPU核心分开制造，在封装环节将它们整合封装在一起构成多芯片模块。

　　使用后一种方式，芯片内的连接在速度上比使用PCI Express总线连接速度快得多，但用仲裁器+片上SMP方式整合GPU和CPU在技术上并不是一个终极的完美解决方案。

　　目前用同样多的晶体管CPU浮点运算性能不如GPU，其根本原因并不在于CPU的设计落后，而是CPU内有大量的缓存。在部分特别运算要求下，GPU 的“野蛮”性能可以发挥得淋漓尽致，但对于通用计算来说，保持数据执行过程中数据流的最大平行性与最小关联度这就不是GPU架构可以达到的了。

　　所以二合一处理器如果想要开启一个新的时代，如果只满足于用片上SMP延迟相对于PCI Express类总线传输的降低，那还是不够的。在软件上降低束缚，在硬件上加深融合，才是二合一处理器最终走向大同的方向。