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原生與膠水之爭！CPU和GPU真假大論戰(zhàn)

    泡泡網(wǎng)顯卡頻道4月26日 原生與橋接GPU的叫法相信大家并不陌生，真假雙核與四核CPU也曾鬧得沸沸揚揚，IT界從不缺少各種口水戰(zhàn)，無論競爭對手之間的對噴還是Fans們的激烈言辭，都能給熱愛IT的用戶們帶來一些新的樂趣以及茶余飯后的談資。

    “有路不走何必搭橋？”聽著很耳熟吧，這是當年ATI諷刺NVIDIA通過橋接手段進入PCI-E時代的經(jīng)典言論，由此針對“原生”與“橋接”的討論便在官方與民間展開。

    “真雙核”與“假雙核”的說法是由AMD提出來的，Intel將兩顆Pentium 4核心封裝在一個基板上，組成了Pentium D，AMD認為這種架構(gòu)是假雙核，而網(wǎng)友則更具想象力，將這種雙核稱為“膠水”雙核。

    “真四核”與“假四核”也是同樣的道理，Intel將兩顆Core 2 Duo粘合成為一顆Core 2 Quad，而AMD則重新設(shè)計了Phenom原生四核CPU，“原生”與“膠水”的論戰(zhàn)再起波瀾。

    “膠水”與“融合”之爭也挺有意思，AMD最先提出了CPU+GPU的“融合”概念，不料卻被Intel再次搶先，還是通過CPU和北橋封裝在一起的“膠水”方案，由此引發(fā)了新的一輪爭議。

    近期比較有意思的話題就是關(guān)于真假DX11架構(gòu)，在NVIDIA的GTX480/470發(fā)布之后，其DX9C與DX10性能優(yōu)勢不是很大，但是DX11性能卻遙遙領(lǐng)先與對手的HD5800，這就使得雙方在DX11方面展開了一場論戰(zhàn)——到底誰的架構(gòu)更優(yōu)秀？

● GPU“原生”與“橋接”之爭：AGP和PCI-E世代交替的產(chǎn)物

    2004年初，Intel一意孤行發(fā)布915芯片組強行推廣PCI-E平臺，無情的拋棄了當時的絕對主流AGP8X，于是就需要PCI-E接口顯卡的支持。

★ 首款PCI-E顯卡是橋接版：

    NVIDIA采用“投機取巧”的方式開發(fā)了代號BR02的HSI（High Speed Interconnect）芯片，能夠?qū)PU的AGP8X接口轉(zhuǎn)換為PCI-E X16接口，這樣就讓一大批庫存原生AGP接口的NV35(FX5900)和NV36(FX5700)芯片率先登陸PCI-E平臺！

GeForce PCX 5950

    當時NVIDIA的做法備受指責(zé)，因為這樣橋接過來的PCI-E顯卡本質(zhì)上依然是AGP 8X接口，顯卡并沒有因為采用了帶寬更高的PCI-E X16接口而提升性能，相反由于多了一個信號轉(zhuǎn)換過程而損失了些許性能。這樣的PCI-E顯卡僅僅是搶得了頭彩，只起到了配合首批915主板的作用。

橋接芯片在AGP向PCI-E的過渡過程中扮演了極其重要的角色

    競爭對手ATI更是極其鄙視NVIDIA的BR02橋接芯片，并且放出了“有路不走何必搭橋？”的豪言壯語，因為ATI在X800一代所有核心都是一式兩份，AGP和PCI-E都是原生版本，而NVIDIA依然在搞“過河搭橋”的“麻煩”工程。

★ 風(fēng)靡一時的SLI技術(shù)竟然基于“膠水”PCI-E方案

    進入GeForce 6時代，保守的NVIDIA在高端NV40核心上依然使用AGP接口，而當時PCI-E已經(jīng)是首選平臺了，就連NVIDIA自己的nForce 4芯片組也只支持PCI-E。隨后NVIDIA終于發(fā)布了NV45核心，它除了支持PCI-E之外，重現(xiàn)江湖的SLI雙卡互連技術(shù)讓世人大為震驚，ATI也是始料未及！

奇特的NV45＝NV40＋BR02

    事實上，NV45并非全新核心，它只是將原生AGP8X接口的NV40與BR02橋接芯片封裝在了同一塊GPU基板上面，也就是通常所說的“膠水”封裝技術(shù)。封裝在一起的好處就是集成度更高，PCB設(shè)計難度降低，散熱更容易解決。

    至于性能方面，HSI芯片人如其名，轉(zhuǎn)換效率非常高，相同規(guī)格的6800U PCI-E和AGP版差異非常微小。此時，6800U SLI雙卡顯示出了令人生畏的強大火力，至于它的NV45核心是否是原生PCI-E接口，已經(jīng)變得不重要了。

★ PCI-E轉(zhuǎn)AGP反向橋接，老平臺用戶的福音

    04年末05年初正好是個轉(zhuǎn)折點，PCI-E開始成為主流，所以NVIDIA從NV43開始正式進入原生PCI-E時代。雖然NV43核心是原生PCI-E接口，但NVIDIA并沒有忘記AGP用戶，它再次通過橋接方案輕松的完成了對AGP8X的支持。而整塊顯卡的關(guān)鍵——橋接芯片居然就是PCX系列顯卡和NV45核心上所用的BR02，原來BR02可以反過來用的！

經(jīng)典的6600GT AGP

    當初在PCX5950/5750上所用的BR02芯片（包括NV45核心中的BR02），其作用是將NV35/36/40核心的AGP8X圖形接口轉(zhuǎn)換為PCI-E X16，而此后用在6600GT AGP顯卡上的BR02作用正好相反，它完成了逆向轉(zhuǎn)換，讓原生PCI-E X16接口的NV43核心支持AGP8X。

    高速、雙向橋接的BR02芯片可以說是無所不能，如果沒有BR02，NVIDIA不可能趕在ATI之前發(fā)布PCI-E顯卡，沒有BR02基于6800Ultra的SLI技術(shù)也成了鏡花水月，沒有BR02的話AGP用戶也只能看著一款款新PCI-E顯卡流口水。

★ 在PCI-E和AGP之間疲于奔命的ATI

    打從一開始，ATI就堅定了走原生PCI-E之路，因此ATI提出了“有路不走何必搭橋”的口號，對NVIDIA的PCX系列橋接顯卡以及NV45的內(nèi)部橋接方案冷嘲熱諷。ATI的X800系列首顆核心R420是原生AGP接口，還專門開發(fā)了一顆代號為R423的原生PCI-E核心：

  
ATI的R420和R423核心（核心印有AGP/PCI-E標志）

    R420與R423的硬件規(guī)格是完全相同的，不同的就是接口總線，ATI將AGP和PCI-E劃分的如此涇渭分明，這就導(dǎo)致它必須同時生產(chǎn)兩顆核心，并且預(yù)估當時市場對PCI-E和AGP的需求來確定產(chǎn)量。而NVIDIA只需要制造NV40這一顆核心就夠了（NV45就是NV40+BR02），顯然ATI的成本付出要更高一些。

   
R480和R481核心，ATI在PCI-E和AGP之間疲于奔命

    不僅如此，ATI為了提高產(chǎn)品競爭力，在X800系列之后又發(fā)布了更高頻率的X850系列顯卡，而X850家族所使用的是全新的核心——R480和R481——為了照顧兩個平臺的用戶ATI必須推出兩顆核心，R480原生PCI-E、R481原生AGP，X800和X850所有芯片都是一式兩份，這就是“原生”的代價！

    隨著PCI-E顯卡漸漸成為主流，如果每款GPU都要推出原生AGP接口的版本那么投入的成本勢必增加不少，尤其是中低端GPU對成本控制非常敏感的領(lǐng)域，所以ATI也開發(fā)了自己的橋接芯片——Rialto，這個英文單詞就是威尼斯大運河上一座著名的大理石橋。

ATI終于走上了橋接之路

    與NVIDIA的BR02不同，ATI的Rialto芯片只能實現(xiàn)將原生PCI-E接口的GPU轉(zhuǎn)換為AGP接口，而無法完成原生AGP的GPU轉(zhuǎn)換成PCI-E，所以ATI所有的PCI-E顯卡肯定是原生的，但后期的AGP顯卡則使用了橋接。

    可能是因為只支持單向橋接的原因，ATI Rialto芯片的發(fā)熱量比BR02小的多，無須散熱片就能很穩(wěn)定的工作，而BR02必須配備散熱片而且通風(fēng)條件要好，否則容易死機。這就是ATI橋接的優(yōu)勢，但我們也可以看到Rialto芯片的基板面積很大，大多數(shù)橋接A卡都將Rialto芯片放在顯卡PCB背面。

  
HD4650 AGP

    ATI Rialto橋接芯片還有個優(yōu)勢就是兼容性好，對于DX10和DX10.1核心都能完美支持，所以直到HD4000時代還有AIB廠商為老平臺提供AGP升級顯卡，而且ATI在驅(qū)動方面沒有放棄支持，這是ATI“食言”之后為用戶帶來的最大好處。

● AMD與Intel之間的真假雙核之爭

    2005年中，Intel和AMD相繼發(fā)布雙核心處理器Pentium D和Athlon64 X2，雙方的產(chǎn)品是各有特色：AMD繼續(xù)保持單核Athlon64系列高效能低功耗的優(yōu)勢，而Intel繼續(xù)保持Pentium4系列高頻率高功耗的特色。

    當然最大的不同還是在核心架構(gòu)方面，Athlon64 X2是經(jīng)過重新設(shè)計的單一芯片原生雙核方案，而Pentium D則是兩把兩顆Pentium 4核心封裝在一起而已。Intel的高頻低能與膠水雙核的確是一大軟肋，于是AMD最先發(fā)難，挑起了真假雙核之爭，下面我們就來簡單回顧下：

Pentium D被暴力拆解后的裸照

　　2005年5月，AMD宣稱，其用于服務(wù)器和臺式機的雙核處理器產(chǎn)品為“真雙核”架構(gòu)，以與Intel的Pentium D產(chǎn)品進行區(qū)分。
 
　　2005年6月7日，AMD大中華區(qū)市場總監(jiān)王嫵蓉表示：我們非常尊重我們的競爭對手，無意對它進行抵毀，我們只是想說明在雙核處理器方面AMD的架構(gòu)與英特爾的架構(gòu)并不相同，AMD的產(chǎn)品在架構(gòu)上的優(yōu)勢更為明顯，性能更強。

　　2005年12月上旬，Intel總裁來華公關(guān)，稱AMD轉(zhuǎn)讓給中國的處理器技術(shù)過時。

　　2005年12月中旬，AMD發(fā)起“我為雙核狂AMD真雙核體驗風(fēng)暴活動”，再拋“真假雙核論”的王牌，認為自己是一個芯片上的兩個核，是真正的雙核，而Intel是一個處理器上的兩個芯片，是假雙核，并從網(wǎng)上招募電腦愛好者進行線上體驗雙核應(yīng)用。同時在北京舉行的小型媒體交流會，展示AMD雙核處理器性能優(yōu)勢的大量測試數(shù)據(jù)。

　　Intel中國公司新聞發(fā)言人劉捷對于AMD發(fā)起挑戰(zhàn)的問題回答很簡單：“沒必要”。其表示，Intel作為首先提出雙核概念并且實現(xiàn)大范圍市場化的領(lǐng)先企業(yè)，對于自己的產(chǎn)品十分有信心。沒有必要通過這種評測來證明。

　　2006年02月27日，Intel中國北方區(qū)總經(jīng)理曾明指出AMD在雙核上制造了一個“謊言”。這是Intel半年來第一次針對AMD雙核挑戰(zhàn)表明立場。同時，曾明還拿出一家第三方最新的評測數(shù)據(jù)，稱AMD雙核產(chǎn)品在執(zhí)行多任務(wù)時的低性能。

　　2006年2月28日，AMD公司就Intel的系列指責(zé)做出回應(yīng)，表示“此測試結(jié)果的出現(xiàn)純屬軟件原因，AMD無意攻擊競爭對手。Intel公司引用的數(shù)據(jù)是斷章取義?！?并表示從未對Intel的處理器稱假雙核，更沒有對Intel進行過抨擊，所謂“假雙核”的說法屬于空穴來風(fēng)。

　　自從雙核處理器問世以來，AMD曾在美國、新加坡等地邀請英特爾“決戰(zhàn)雙核”，對此Intel一直不予理會，Intel唯一一次公開回應(yīng)，使得延續(xù)一年多的“真假雙核處理器”之爭愈演愈烈。

    資深的玩家應(yīng)該知道，AMD在當年的確占有性能和功耗方面的雙重優(yōu)勢，所以AMD理直氣壯、咄咄逼人的態(tài)勢讓Intel無言以對。但當年Athlon64 X2的價格可是高得離譜，最便宜的型號都要2000左右，而Intel則非常親民，Pentium D 805還不足千元，處于劣勢的Intel擔(dān)任了雙核普及使者。

● AMD與Intel之間的真假四核之爭

    真假雙核之爭終于在Intel發(fā)布酷睿2處理器之后畫上了句號，憑借全新優(yōu)秀的架構(gòu)和共享式二級緩存設(shè)計，酷睿2所向披靡，讓飛揚跋扈的AMD首嘗敗績。而Intel并沒有止步不前，而是如法炮制，將兩顆Core 2 Duo處理器封裝在一起，率先發(fā)布了Core 2 Quad四核處理器，讓AMD在中高端市場毫無還手之力。

Core 2 Quad和Pentium D的本質(zhì)相同，都是“膠水”封裝而成

    為了給自己全新的四核Phenom架構(gòu)造勢，AMD再次拋出“真假四核”的概念，道理上其實就是當年“真假雙核”的延續(xù)。想當年，AMD和英特爾的“真假雙核”大戰(zhàn)給業(yè)內(nèi)留下了深刻的印象，并在眾多媒體評選的IT年度新聞中排列榜首，也讓AMD出盡風(fēng)頭，嘗到甜頭的AMD故技重施，但這次不是為了擊敗Intel，而僅僅是拖延戰(zhàn)術(shù)。

    Core 2 Quad雖然只是由兩顆Core 2 Duo封裝而成，但憑借優(yōu)秀的架構(gòu)和單核效能，加之系統(tǒng)和軟件對多核的優(yōu)化支持開始到位，組成的四核性能非常出色，功耗控制也不錯。而AMD的K8架構(gòu)已經(jīng)無力與酷睿2相抗衡，只能開發(fā)全新的K10架構(gòu)，也就是AMD的真四核架構(gòu)，但全新的架構(gòu)談何容易，加之AMD制造工藝跟不上，無法擺脫難產(chǎn)和延期的命運，只好通過“口水戰(zhàn)”來度過最艱難的時期。

左：Phenom X4    右：Core 2 Quad

　　AMD所謂的“真四核”有很多特征，包括單芯片原生四核的設(shè)計，每個核都有獨立的二級緩存、四個核心共享大容量三級緩存、統(tǒng)一的高速HT總線接口和高速低延遲的內(nèi)存控制器等等。在AMD列舉的七八項指標中，Intel是一片空白。“他們(Intel)只是把多個處理器黏在一個芯片上。這對客戶而言意味著更加昂貴，而且效率更低、功耗更大?！倍笤?2月1日的年度AMD行業(yè)分析師論壇上，AMD首席銷售與市場營銷運營官亨利·理查德更是將AMD的四核X86服務(wù)器處理器和一只被剝掉外殼的英特爾四核處理器擺在了一起，直言Intel的Kentsfield單純是把兩個雙核擺在一起。

    AMD的理由聽起來很充分，而且AMD真四核的這些技術(shù)也確實很先進（最終被Intel全部學(xué)去，應(yīng)用在了下一代的Nehalem架構(gòu)之中），但殘酷的現(xiàn)實擺在AMD面前，即便是在AMD真四核巴塞羅那蹣跚發(fā)布之后，其產(chǎn)能和性能依然令人擔(dān)憂，桌面版的Phenom X4 9650未能超越Intel最低端的Core 2 Quad Q6600，而且還遇到BUG召回的丑聞。更為雪上加霜的是，Intel再次引領(lǐng)業(yè)界進入了45nm時代，雙方的差距越來越大，用戶已經(jīng)完全不在意到底哪個才是真那個才是假了。

● AMD與Intel之間的CPU+GPU整合方案之爭

    單從技術(shù)和架構(gòu)方面來講，AMD的真雙核四核在架構(gòu)方面確實一路領(lǐng)先，以至于Intel全新的Core i7架構(gòu)基本上就是模仿/抄襲AMD的關(guān)鍵技術(shù)，但Intel總是能夠后來者居上。真假雙核四核之爭告一段落之后，AMD提出了“The future is fusion”的CPU+GPU融合計劃，AMD再次站在了業(yè)界的前沿。

★ Clarkdale核心的CPU+GPU膠水整合方案

    但是，Intel在2010年伊始，以迅雷不及掩耳之勢發(fā)布業(yè)內(nèi)首款CPU+GPU整合架構(gòu)的全新處理器——Core i5/i3，而AMD的Fusion至今還沒有實際產(chǎn)品出現(xiàn)，據(jù)最新的消息表明要到2011年初才會發(fā)布，這次AMD不僅在性能上落后了，技術(shù)和創(chuàng)新方面也被反超，這下AMD該無話可說了吧？正好相反，因為Intel再次使用了“膠水”技術(shù)，AMD不認為這種架構(gòu)是真正的CPU+GPU融合方案：

Clarkdale核心處理器“膠水”示意圖

    Intel剛剛發(fā)布的CPU+GPU整合式處理器，表面上看AMD所倡導(dǎo)的概念被Intel搶先了。但詳細分析其架構(gòu)之后大家會發(fā)現(xiàn)Intel的做法只是將CPU和GPU兩顆不同的芯片封裝在了一起（也就是通常所說的“膠水”技術(shù)），而不是真正把CPU和GPU無縫“融合”在一起，當然這只是表象，通過分析其技術(shù)和架構(gòu)，會發(fā)現(xiàn)這種做法其實是一種倒退。

    32nm工藝Westmere架構(gòu)的Clarkdale處理器與Intel此前45nm工藝Nehalem架構(gòu)的Bloomfield及Lynnfield處理器完全不同。Bloomfield（Core i7 9XX）整合了三通道內(nèi)存控制器，Lynnfield（Core i7 8XX和i5 7XX）整合了雙通道內(nèi)存控制器以及PCI-E控制器，而Clarkdale（Core i5 6XX和i3 5XX）其實什么都沒有整合：

Bloomfield/Lynnfield/Clarkdale核心架構(gòu)圖

    上面的三款核心架構(gòu)示意圖揭露了所有答案，Lynnfield雖然少了一條內(nèi)存通道，但由于DDR3帶寬過剩因此性能損失很小，而PCI-E控制器的加入讓整合度更高、架構(gòu)更為先進。反觀Clarkdale核心，它的內(nèi)存控制器、集成顯卡、PCI-E控制器都在北橋里面，這與Intel上代Core 2平臺沒有什么兩樣，將CPU和北橋封裝在一起并不能提升性能，僅僅是簡化了主板設(shè)計而已。由于Clarkdale沒有整合內(nèi)存控制器的原因，其內(nèi)存性能非常低下，性能方面并沒有帶來驚喜，只是拜先進的32nm工藝所賜，功耗和發(fā)熱表現(xiàn)比較出色，僅此而已。

★ Pineview核心新Atom處理器的“假”整合方案

    Clarkdale將CPU和北橋封裝在了一起，而Intel新一代Atom N450是一顆單芯片整合了內(nèi)存控制器和集成顯卡的處理器，表面上看似乎更像一顆CPU+GPU整合式處理器，實際上它的架構(gòu)更為落后：膠水版Clarkdale的CPU和北橋之間好歹使用了新一代的QPI總線互聯(lián)，而新Atom的CPU和北橋雖然在同一顆芯片之內(nèi)，但他們之間依然使用老邁的FSB總線。

代號Pineview的新Atom處理器為單芯片CPU+GPU設(shè)計

    新Atom本質(zhì)上也是將CPU和北橋簡單的放在一起，只是由于晶體管數(shù)較少，更容易整合，沒必要使用膠水。而在內(nèi)部架構(gòu)方面，落后的FSB總線依然得到了保留，CPU和北橋（包括內(nèi)存控制器和顯卡）之間的瓶頸依然存在，最終結(jié)果就是性能提升有限。

★ AMD的融聚技術(shù)才是真正的CPU+GPU整合方案？

    AMD認為，其融聚技術(shù)并不是簡單地將CPU和GPU（及傳統(tǒng)的北橋）攢在一塊，更重要的是通過融聚提升性能，獲得更有價值的應(yīng)用。據(jù)了解首款融聚處理器Bobcat以不到目前CPU核心一半的面積實現(xiàn)了當前主流處理器90%的性能。這款核心將在2011年初隨著AMD代號為Brazos的筆記本APU問世。它的設(shè)計非常靈活，高度可合成，可重新組合CPU使用。

“Bobcat” X86核心：小巧，高效，強大

·非常低的設(shè)計功耗——注重每瓦性能
·用不到一半的硅面積實現(xiàn)當今主流性能的90%
·綜合/易用
·支持完整的ISA——SSE1～3和虛擬化
·2011年/筆記本APU/“Brazos”

    核心架構(gòu)類似K7/K8/K10的整數(shù)/浮點管線分離設(shè)計（而不是Atom那種順序執(zhí)行），2ALU/2AGU/2FPU，ALU/AGU/FPU都擁有獨占的端口，ALU為對稱設(shè)計，AGU為非對稱設(shè)計（1Load/1Store），F(xiàn)PU也是非對稱設(shè)計（1FADD/1FMUL）。

    Bobcat將會使用最新的32nm SOI工藝制造，以接近于主流處理器的性能，實現(xiàn)超低的功耗將是其最大的亮點，它將大大改善便攜式筆記本的性能和續(xù)航時間，成為入門級首選處理器核心。

    從技術(shù)和架構(gòu)方面來講，AMD的APU似乎更值得期待，但其實際性能和功耗表現(xiàn)如何呢？這完全是個未知數(shù)，希望AMD不要重蹈Phenom一代的覆轍，用戶最終看的是綜合性能，而不是各種花哨的技術(shù)。

● 真假DX11架構(gòu)：誰才是真正的DX11 GPU

    我們知道HD5870是首款支持DX11的顯卡，迄今為止AMD全線HD5000都對DX11提供了支持并全面上市。按理說只要能支持微軟DX11 API就沒有可以值得懷疑得了，為什么還會有真假DX11架構(gòu)一說呢？

    原因就在于NVIDIA發(fā)布GTX480之后，大家發(fā)現(xiàn)在DX9C和DX10游戲中，GTX480領(lǐng)先HD5870的優(yōu)勢不算太多，基本都在大家的預(yù)期之內(nèi)，但是DX11性能GTX480卻遙遙領(lǐng)先與HD5870。A卡的DX11性能為何如此不濟？問題出在架構(gòu)方面：

    NVIDIA針對DX11中的幾項關(guān)鍵技術(shù)，重新設(shè)計了GPU圖形架構(gòu)，加入了4組光柵化引擎和16組多形體引擎，這就使得GTX480在DX11 Benchmark和DX11游戲中的運行效率非常高，尤其是Tessellation性能。

RV870其實就是兩顆RV770

    而ATI為了搶先發(fā)布DX11顯卡，只是在上代產(chǎn)品的技術(shù)上添加了DX11指令集而已，并沒有針對DX11新的渲染流程和關(guān)鍵技術(shù)做優(yōu)化。如此一來HD5000在DX9C/DX10游戲中的表現(xiàn)依然出色，但在DX11游戲中就出現(xiàn)了瓶頸，DX11特性使用越多，其性能就越差。

NVIDIA想要為GT200架構(gòu)添加DX11和Tessellation支持是很容易的

    于是，很多對GPU技術(shù)感興趣的玩家和Nfan們對NVIDIA的做法大加贊賞，認為Fermi架構(gòu)完全針對DX11的幾大關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化設(shè)計，可謂是原生DX11架構(gòu)。而HD5800的架構(gòu)則是R600架構(gòu)植入SM5.0指令集而已，相當于是膠水或者橋接DX11架構(gòu)，雙方在DX11性能方面自然差距較大，而且是越來越大；