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高性能计算新趋势 GPU挑战CPU

二、GPU强势挑战CPU

    想要挑战CPU,绝非易事。不论是RISC阵营的 Sparc和 Power,还是CISC阵营的Intel和AMD,CPU各阵营在过去30年的发展中,已经拥有了极高的业界声誉和技术积累。另外作为PC机的消费者,我们依旧习惯使用CPU,对于GPU电脑还非常陌生。 面对强大的CPU 巨头们,GPU挑战CPU胜算到底有几成?GPU、CPU之间是淘汰另一方还是走向融合?下面我们就一起从技术角度予以分析。

    首先是主频。作为CPU关注度最高的指标,主频的大小对于CPU的表现起着至关重要的作用。同时,主频也是GPU的关键指标之一。但就主频来看,现在很多CPU的主频都可以达到3GHz以上,而GPU则普遍在500~600MHz。表面上看起来,好像CPU很领先,但实际上,一些GPU的主频近年也已经达到了2GHz甚至更高,相当接近CPU的水平。而从另一方面考虑,CPU主频倾向于较高的原因也在于CPU、GPU的架构有较大区别。

    第二,处理器微架构。CPU和GPU的设计初衷不一样,也导致了二者拥有不同的处理器微架构。对于CPU而言,程序计算的平衡性至关重要,毕竟CPU是整个计算机的心脏,因此必须兼顾程序执行和数据运算的并行性、通用性,不会在某个指标方面特别突出或者特别薄弱。另外,CPU的设计思路一直是这样:单核CPU的设计是尽快完成一项任务,然后再完成下一项,而多核比如4核CPU也是一样,尽快完成4项任务,然后去完成另外4项。但是GPU却不一样,GPU 必须同时完成成千上万的任务,因此并行计算对于GPU的设计至关重要——相对于CPU,GPU非常擅长于图形类矩阵运算以及非图形类并行数值计算,GPU 的浮点运算能力也非常出众。

    简单的说,CPU是串行计算的领先者,而GPU是并行计算的领先者。CPU在操作系统、系统软件、应用程序、通用计算、系统控制等领域有着较深的技术功底,但是最近几年,CPU的主导地位开始被GPU强势挑战。因为,GPU也开始支持各种复杂的控制指令,例如条件转移、分支、循环和子程序调用等等,GPU在其他方面的进步幅度是非常大的。

    NVIDIA更是在推出了颠覆的GPU系列计算机,以其高性能赢得了不少目光,并且直接把矛头指向了CPU。GPU早已不是10年前只能仰视CPU的边缘化产品了,随着各种性能的大幅提升,如今GPU已经有能力与CPU在市场上一决高下。挑战归挑战,技术优势归技术优势,毕竟面对那些CPU巨头, GPU只是后起之秀,GPU究竟能赢得多少信赖,GPU近年的发展究竟是不是顺利呢?下面,我们就来解答这些疑问。

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