英特爾新一代架構(gòu)：GPU&CPU融為一體
泡泡網(wǎng)筆記本頻道10月19日 去年這個時候，大家還在展望32納米的新酷睿Westmere處理器——第一顆“吞并”了主流GPU（圖形處理單元，顯卡核心）的CPU。而大家今天的話題則更多的轉(zhuǎn)向英特爾新一代的架構(gòu)Sandy Bridge。其中的亮點(diǎn)之一就是顯示核心(GPU)的全新實(shí)現(xiàn)方案——無縫融合。在業(yè)界繼續(xù)保持這種融合技術(shù)的領(lǐng)先。
英特爾 計(jì)算機(jī)平臺技術(shù)工程師 趙軍（圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)）
2010年初發(fā)布的新酷睿處理器(Westmere)采用的方案是32納米的CPU核心加上45納米的GPU核心。拆開Westmere 處理器的封裝可以清楚地看到CPU+GPU的 “1+1”兩個核心的組合。
明年第一季度將要發(fā)布的Sandy Bridge 則做的更徹底，這個新的處理器微架構(gòu)不只是 “吞并”，而是把GPU “消化”并融入CPU芯片中，成為自己身體不可缺少的 “一部分”。 用戶購買了這樣的CPU，同時也就擁有主流性能的”顯卡”了，顯卡以一塊”卡”的形式存在于電腦中也越來越無形了。特別是筆記本電腦，用戶不再為以往的集成顯卡性能不佳而煩惱，也不用為焊上獨(dú)立顯卡芯片的筆記本電腦太熱太吵以及電池迅速耗盡而苦惱。因?yàn)槿诤嫌贑PU之中的核顯，具有更高更智能的性能和更精良的能耗管理，以及和CPU其它計(jì)算單元之間更協(xié)調(diào)的均衡計(jì)算。
圖一： 核顯融合在Sandy Bridge 處理器中（圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)）
從 “圖一”可以清楚地看到，一顆4個物理核心的Sandy Bridge處理器具有一個核顯(GPU)了，它已經(jīng)是CPU芯片的整體不可分割的一個部分，同樣采用英特爾非常先進(jìn)的32納米處理器制造工藝來實(shí)現(xiàn)。如果有機(jī)會拆開Sandy Bridge的處理器封裝，我們所看到將是渾然一起的一顆32納米芯片，GPU完全融合在CPU之中，非專業(yè)人士已經(jīng)很難區(qū)分哪個區(qū)域是原來的CPU主要單元，哪個部分是GPU。
在 “圖一”中，4個物理核心、核顯、內(nèi)核管理、內(nèi)存控制器(IMC)等等都可以使用最后一級的可共享的高速緩存，具體實(shí)現(xiàn)中這級高速緩存就是我們所熟知的三級共享的英特爾智能高速緩存。圖中看到高速緩存分成了4個部分，不要誤解它們是每個核心專屬的一級和二級高速緩存，圖中沒有細(xì)化到把核心0到核心4的一級和二級高速緩存都畫出來。圖中所示的是共享的三級高速緩存，它被分成物理上的4個片段，邏輯上由處理器內(nèi)部的各個核心單元共享。
既然融為一體，Sandy Bridge中的核顯(GPU)帶來的優(yōu)勢是之前的酷睿處理器(Westmere)中的GPU不能比擬的：Sandy Bridge的核顯可以直接使用共享的三級高速緩存了，它與各個核心能夠直接在高速緩存交換數(shù)據(jù)而不僅限于之前的系統(tǒng)內(nèi)存。因此，我們稱之為 “核芯顯卡”就更為貼切。也就是我們圖中簡稱的 “核顯”。
Sandy Bridge 中還設(shè)計(jì)了創(chuàng)新的高速環(huán)形聯(lián)通架構(gòu)，各個核心、各個高速緩存段、核顯、內(nèi)核管理中心等等可以通過這個高速的雙向環(huán)形架構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。圖二可以看到這個環(huán)形架構(gòu)將Sandy Bridge 內(nèi)部的各個單元連接起來，其中核顯就是這個環(huán)形聯(lián)通架構(gòu)上的重要一個節(jié)點(diǎn)。
圖二：Sandy Bridge的環(huán)形聯(lián)通架構(gòu)（圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)）
Sandy Bridge融合架構(gòu)讓我們看到這樣幾個趨勢：
1.采用CPU的制造工藝，融合的GPU(顯卡)的性能將得到進(jìn)一步的提升，它的發(fā)展和CPU休戚以共，共同進(jìn)退。
2.GPU從此成為CPU的標(biāo)準(zhǔn)單元，CPU的定義拓展了，具有主流圖形能力和性能的CPU將是常態(tài)。反之，沒有GPU單元(沒有顯卡功能)的CPU將成為 “前輩”。
3.GPU 單元在CPU的核心設(shè)計(jì)中將繼續(xù)融合，邊界更加模糊，甚至在指令集上進(jìn)行融合和相互補(bǔ)充。
4.中高端獨(dú)立顯卡將在高端應(yīng)用上繼續(xù)存在，但是主流市場的退縮已經(jīng)在所難免了。
5.只要摩爾定律繼續(xù)有效，CPU作為中央處理單元將繼續(xù)融合更多目前還是獨(dú)立的單元。
（摘自英特爾計(jì)算機(jī)平臺技術(shù)工程師趙軍的博客）
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