GPU挑战CPU地位!详解CUDA+OpenCL威力

    可能很多朋友还心存疑惑：目前CPU的性能已经很强大了，为什么还要花很大的代价让GPU进行辅助运算呢？这个问题可以从两个角度来回答：一般我们认为CPU在浮点运算/并行计算方面的性能远不如GPU强大，所以将GPU的实力释放出来可以将电脑获得新的飞跃；如果从更深层面考虑的话，目前CPU的发展已经遇到了瓶颈，无论核心架构的效率还是核心数量都很难获得大幅提升，而GPU则是新的突破点，它的潜力几乎是无限的！

● CPU核心效率提升举步维艰

    就拿目前Intel最强的Core i7处理器来说，架构方面相比上代Core 2 Quad发生了天翻地覆的变化：胶水四核变成了原生四核、引入三级缓存、高速QPI总线、三通道DDR3内存控制器、超线程技术、诸多内核及指令集优化等等……，所有这些技术共同作用的结果就是——同频率下i7 965的综合性能仅比上代QX9770提升了10-20%，这说明了什么呢？说明Intel的处理器架构已经非常优秀了，以至于在此基础上很难再有Pentium D到Core 2 Duo那种飞跃式提升。

Core i7的性能表现没有带来惊喜

    AMD方面的情况也大致如此，Phenom II相比Phenom的提升主要来自于45nm工艺带来的高频率，核心架构优化的贡献仅有不到5%。目前两大处理器巨头单核心效能都已接近极限，只能依靠新工艺带来的大缓存、高频率，而获得微弱的性能提升。

● CPU核心数量不能盲目增加

    既然单核效率已经很难取得突破，于是处理器巨头近年来都将发展方向转为多核心产品，双核四核六核八核相继诞生。但美国Sandia国家实验室日前的一项模拟测试却让人大跌眼镜：由于存储机制和内存带宽的限制，16核、32核甚至64核处理器对于超级计算机来说，不仅不能带来性能提升，甚至可能导致效率的大幅度下降。

    根据他们的模拟，8核心之后再往处理器内塞入更多的核心，并不能带来性能提升，在数据处理应用中反而会出现性能下滑。“16核的表现就和双核差不多”。他们近一年来和业内处理器厂商、超级计算机厂商以及超级计算机用户进行了大量讨论。得出的结论是，如果不对计算机架构作出修改，未来当出现16核32核处理器时，为超级计算机编程的程序员或许只好屏蔽部分核心，或是将这些处理器用于非重点运算应用。

● Intel的"80核CPU"其实是颗GPU

    当然业界领袖Intel也意识到了多核CPU发展之路遇到了瓶颈，因此在准备传统六核/八核处理器的同时，也在紧锣密鼓的研制另一种群核处理器——GPU以及类似于GPU架构的混合处理器。

拥有无数颗“核心”的Larrabee图形处理器

    就拿Intel代号为“Larrabee”的GPU来说，它是对IA-32(x86)新指令集的一种扩展，其内部是由N颗Pentium处理器核心加上一个16路的向量处理器组合而成的。Larrabee最初的目标是独立显示处理领域，与CPU组合使用。可是Larrabee与GPU相比又有所不同，所谓的Larrabee是能够支持某种程度scalar运算的支持单体OS的CPU。

80核心处理器结构示意图

    此外，Intel还公布了另一款研发中的80核心处理器实物和架构，事实上这是一颗彻头彻尾的并行计算处理器，每颗核心都包括了两个浮点运算单元，怎么看都像是一颗GPU的架构。从这个意义来看，Larrabee与80核CPU是Intel将来CPU产品的一面镜子。现有的Core 2和Core i7处理器将来会如何向PC&服务器通用处理器进化呢？从这些变种处理器身上我们也可以看到2010年以后Intel的发展方向。

    或许我们可以这样认为，未来CPU与GPU之间的界限会非常模糊，多核CPU的架构设计会向现有GPU的模式靠拢，而GPU也不会满足于仅处理一些无聊的3D渲染任务，在特定API及开发平台的支持下，GPU将会取代CPU处理繁重的并行计算任务。