移动设备迈向超高清技术 GPU风潮席卷CPU

　　绘图处理器（GPU）在下世代应用处理器设计的重要性大增。随着行动装置迈向大屏幕、2.5K超高解析度，GPU在应用处理器中所扮演的角色已日益突显，因此包括高通（Qualcomm）、联发科及安谋国际（ARM）等大厂近来均积极朝四核心、八核心方向迈进，以提升GPU效能，同时也致力推动异质系统架构（HSA）标準，以激发更多GPU应用潜力。

　　ARM多媒体处理部事业开发经理蔡武男提到，消费者对行动装置影像效能的要求愈来愈严格，因而也带动许多GPU Benchmark跑分程式出炉，藉以评定优劣。

　　ARM多媒体处理部事业开发经理蔡武男表示，GPU每一核心中内含大量运算单元，此架构天生就是用来执行大量画素平行处理，所以在行动装置、PC甚至电视纷纷吹起高解析度设计风潮后，其重要性已逐渐与CPU平起平坐，且近期已跃居应用处理器中占位面积最大的区块，因而成为芯片商增进产品性能的布局重点。

　　目前GPU技术演进大致分成两个方向，首先是提升核心数量并导入更多影像演算法，另外则是与CPU协同运作，藉其平行处理优势分担部分CPU运算任务，并减轻系统延迟问题。蔡武男指出，自去年底以来，市面上已陆续出现搭载四核心GPU的高阶行动装置，如Google Nexus 10平板装置等；随着行动装置显示规格、影像应用功能持续升级，导入八核心GPU的声浪也开始涌现，因此ARM已积极朝八核GPU方案布局。

　　无独有偶，辉达（NVIDIA）今年亦计划将Tegra 4处理器内的GPU核心运算单元推升至七十二个，以满足行动装置导入高动态范围（HDR）成像、WebGL三维（3D）画面呈现等新功能需求；显而易见，GPU核心扩充的脚步比起CPU有过之而无不及。

　　蔡武男进一步分析，GPU的平行处理架构在绘图、画素处理方面的表现大幅优于CPU，加上GPU占位面积不断扩大，芯片商遂希望将更多工作由CPU转移至 GPU上，以提高应用处理器SoC的利用价值，因此，透过异质运算机制，让GPU与CPU协同运作的崭新概念近期在业界已日益受到重视。

　　现阶段高通、超微（AMD）、联发科、Imagination和ARM等大厂已组成HSA基金会，主要目标就是实现GPU、CPU甚至是数字信号处理器 （DSP）之间的分工模式，让各种运算任务以最短、最省电的方式完成。蔡武男指出，GPU、CPU协同运作将是HSA第一阶段的目标，未来将逐步释出相关规范与参考设计，拉拢更多IC设计业者加入；在异质运算架构具备雏形后，下一步则将延伸至电源管理芯片（PMIC）、快取记忆体（Cache）连接架构等系统层级设计规划，扩大HSA标准的涵盖层面。

　　由于GPU功能升级需求殷切，且应用版图不断扩张，近2年ARM的GPU硅智财（IP）--Mali的市场渗透率也跟着三级跳，从2011年的五千万颗出货量，大幅跃升至2012年1亿五千万颗出货。蔡武男透露，2012年ARM已在GPU用量最大的行动装置市场抢下20%的市占率，预估今年的市占表现将明显超出去年。



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CPU+GPU新格局：MIPS收购对本土企业是福是祸？
 

　　经过IMG与Ceva激烈的竞购后，MIPS收购案终于尘埃落定，CPU芯片供应商ImaginationTechnologies（IMG） 日前宣布，以1亿美元成功收购MIPS的所有经营业务，还包括160名工程师和82项核心专利。同时，IMG还获得 AlliedSecurityTrust（AST）所收购的498项专利的无限制永久免费使用权。

　　MIPS是精简指令集和64位处理器核心的开拓者，其64位多核是世界上第一个商用64位CPU，处理器授权产品涉及蓝光播放器、数字电视机、游戏机如PS2等硬件设备中。

　　MIPS580项专利划分

　 　MG购入的82项专利是MIPS架构的核心部分，设计MIPS兼容的CPU需要；另外498项是通用的CPU设计相关专利，以3.5亿美金卖给其中 ARM将出资1.675亿美元。AST成员包括 Intel，IBM，Cisco，Sun，Verizon，HP，Ericsson，ARM，Google，HP，Motorola等21家企业。

　　并且，由于所有专利的授权和许可权利都保留了，MIPS以前的授权客户如君正、龙芯等将不受任何影响。

　　IMGCPU+GPU新格局

　 　IMGCEOHosseinYassaie表示，收购MIPS有助于IMG进一步朝MIPS架构前进，加强CPU核心技术以提高竞争力，同时保住来自目 前与未来MIPS核心授权者的权利金。一旦IMG与MIPS的交易完成，MIPS的权利金就会转至IMG手中，并非AST。针对那些打算取得MIPS技术 授权的客户，Yassaie则表示他们的联系窗口将会是MIPS，而非ARM所率领的投资联盟；该联盟所收购的498项MIPS专利只是提供其成员一般性 的专利保护，并不能让他们取得MIPS架构的特定组成部分。

　　完成收购以后的IMG将有实力与ARM抗衡。目前ARM致力于推广其整合 CPU与GPU的解决方案，而CPU+GPU成为未来处理器发展趋势已逐渐明朗，有很大的发展空间。IMG在GPU领域具有绝对领先优势，融合 MIPSCPU核心技术后形成强强联手的CPU+GPU局面，与ARMMALI分庭抗礼。

　　MIPS收购对本土企业是福是祸？

　　MIPS被拆分收购，对于国内IC公司会有什么样的影响，是打击还是机会？

　　龙芯中科总裁胡伟武：两家世界排名前五的IP企业抱团发展，技术上对于MIPS架构的持续发展有好处。另外，此次收购保持了MIPS公司原有的授权模式，商务上对龙芯至少没有不利影响。龙芯中科曾经担心MIPS被芯片公司收购，现在看来这个担心可以消除了。

　 　君正集成电路公司的一位人士认为：MIPS被Imagination收购或许是件好事，Imagination在GPUIP领域市场占有率最大，随着 GPU对移动处理器芯片的重要性越来越高，凭借Imagination在移动领域的影响力，可以促进MIPS移动生态系统的发展。



GPU暗战CPU十年 APU主导未来芯片市场？

　　GPU是图形处理器，CPU是中央处理器；一个负责图形图像，一个负责核心数据；一个是配角，一个是主角。估计有读者会说，作者你疯了啊，两者 风马牛不相及，凭什么进行暗战呢？这不是关公战秦琼吗？但细想之下，其实不然。看似不搭界的两者之间，其实蕴含着无比巨大的蓝海。

　　CPU遭遇瓶颈

　　2002年，在接受《连线》杂志采访时，GPU巨头英伟达的副总裁Mike Hara说：“在以后10年，我们会成长得比英特尔还要大。”结果，这句话让长期合作伙伴英特尔翻了脸，因为做CPU的英特尔心里明白：GPU一旦强大起来，自己会很有压力。

　　理由很简单，CPU有个秘密一直没有被广泛共享，目前CPU的性能主要通过提高主频或者改进架构来实现，每一代大概只能提升20%至30%。也就是说，除非有重大的技术革命，CPU很难做到真正的升级换代。

　　这也正是英特尔所惧怕的，做CPU起家的英特尔，如果无法突破自己的瓶颈，那就必须扼住潜在对手的脖子，可为什么一定要拿英伟达开刀呢？

　　GPU要转正

　 　理由同样简单，因为GPU可以突破CPU的瓶颈，使计算能力呈几十倍的提高。做到这一点的关键倒是令人很意外，设计初期GPU采取“并联”的模式，而 CPU采用“串联”方式，就如同电器的并联和串联一样，各有各的用处，可到了关键时刻，就非要用某一种模式来突围了。此刻，历史的机遇摆在了GPU面前， 虽然图形处理器一直作为副手存在，但它目前的设计程度已经达到在完成本职工作的前提下，还能兼职帮CPU玩一把运算，并让能耗更低、运算更快。

　　说白了，GPU想要转正了。就因为看到了这个趋势，10年前英伟达和英特尔红了脸。而10年后的今天，弯道超车的可能性已经有了。

　　AMD：APU两手抓 两手都要硬

　　事实上，英特尔和英伟达共同的对手AMD玩了一把对手都玩不转的牌。凭借全球唯一拥有CPU和GPU研发、生产的能力，AMD硬是把CPU和GPU合二为一，搞出了独一无二的APU。英伟达与英特尔暗战十年，结果谁都没成为赢家。

　 　AMD聪明之处就是不纠结于谁当一把手，而是把两者合在一起。为此，AMD在外界极大的压力下给自己进行了瘦身，将自己从产供销一条龙，转变成以研发为 主的企业，并在多年前就利用自己横跨两类芯片的独特产业优势，用“融聚”这一理念锻造APU，把性能提升的最佳组合直接打个包，实现1+1>2，再 把价格1+1<2。一下子，GPU暗战CPU十年的历史就被终结了，而GPU当道的美好开端也依托APU这个奇特但实用的产品开启了。

　 　产品好不好，还要看有没有上下游企业愿意配合，硬件厂商和软件企业对APU的支持度也是史无前例的，包括宏碁、华硕、戴尔、富士通、惠普、联想、微星、 三星、索尼、东芝等在内的主要OEM厂商，均已推出了基于APU的多款PC产品。另外，还有包括IE9、Office2010、 AdobeFlashPlayer10.1、暴风影音播放器，以及众多的视频和图片编辑软件在内的50多种领先应用程序支持APU加速。APU成功了，而 成功的关键就在于抓住了CPU和GPU的脉门，打通了芯片交通线。

　　英特尔、英伟达这对冤家，斗法十年，被AMD摘了桃子，想来也懊恼至 极。不过它们也在努力，英伟达在想办法提升GPU强大的平行数据并行处理能力，英特尔则计划在多核处理器中添加图形处理单元，都意图打通融合之路。显然， 未来的芯片大战将因无门槛、无隔阂而变得更激烈，当然最终也会使消费者受益。芯片之战也由此进入了全新境界。