争移动大饼,芯片商竞逐CPU/GPU协同运算

   晶片商在CPU与GPU协同运算技术的研发日益积极。其中，安谋国际(ARM)、超微(AMD)和高通(Qualcomm)已携手合作，计划在2013～2014年陆续公布异质系统架构(HSA)标准；至于英特尔(Intel)和辉达(NVIDIA)则采自力研发策略，分别布局CPU/GPU同步转码(Transcoding)技术，以及64位元CPU/GPU协同运算处理器，相互较劲的意味浓厚。  
拓墣产业研究所半导体中心研究员许汉州表示，GPU占行动处理器整体面积的比重愈来愈大，不仅功耗管理难度增加，如何善用GPU效能更是新的课题；因此，一线晶片大厂近来相继投入开发CPU、GPU协同运算技术，无论是基于x86或ARM架构的设计均殊途同归，希望让GPU处理更多平行运算、影像分析等相关任务，以发挥其应有价值，并进一步提高整体系统性能。  

现阶段，HSA基金会系推动CPU/GPU协同运算最具代表性的组织，成员包括在行动晶片市场叱吒风云的ARM、高通、联发科、Imagination和三星(Samsung)，以及积极从PC跨足行动装置领域的超微。  

据悉，该会力拱开放性异质运算标准，近期已揭橥2013～2014年的标准蓝图，今年首重CPU、GPU架构整合，将发布两者记忆体位址共用方案；明年则将扩大至系统整合阶段，进一步提出核心切换、GPU驱动软体，甚至是GPU独立运作的延伸应用技术，可望显著缩减CPU负担，以提升处理器每瓦效能表现，让系统工作效率事半功倍。  

许汉州更强调，由于HSA诉求在最短时间内，同时启动多个运算单元快速处理复杂的逻辑、影像处理工作，须因应瞬间较大峰值电压及电流的问题，所以相关业者亦正加紧研拟系统电源管理晶片(PMIC)的配套措施，以推进HSA处理器的商用时程。  

另一方面，英特尔、NVIDIA也相继揭露异质晶片运算技术，前者在2013年英特尔开发者论坛(IDF)中已推出新一代CPU/GPU同步转码技术，相较于传统纯CPU运算方案，可在提高效能的前提下，大幅降低六倍功耗。英特尔副总裁暨技术长Justin Rattner认为，英特尔同时拥有坚强的CPU和GPU设计实力，因而能独自推动异质运算方案，尤其在制程技术上维持一定程度的领先，更有助提高相关产品的性能表现。  

至于NVIDIA更将CPU/GPU协同运算架构列为未来行动处理器发展重点。许汉州透露，该公司已拟定2014～2015年下两代Tegra系列行动处理器规格，明年将推出代号为Logan，支援统一运算架构(CUDA)、Open GL 4.3跨平台语言的32位元CPU/CPU协同运算处理器；2015年则将打造代号Parker的处理器，除升级64位元规格外，并将导入鳍式电晶体(FinFET)先进制程。  

此外，以往CPU一次只能丢一个工作任务给GPU，无法善用GPU效能，为此，NVIDIA亦已开发出Hyper-Q技术，让GPU一次可接收三十二个任务，更有效发挥其平行运算能力；同时也考量CPU/GPU频繁沟通所浪费的时间和功耗，提出动态平行运算(Dynamic Parallelism)架构，让GPU在本身内部动态中产生新的工作绪，毋须再回到CPU，进而简化程式设计。  

许汉州强调，随着GPU对系统效能与功耗的影响力激增，行动晶片业者势将朝CPU/GPU协同运算方向发展，开启新的技术竞争局面。