NVIDIA的2017規(guī)劃 整合＂CPU到GPU中＂?
10月28日 NVIDIA在中科院做了一個(gè)關(guān)于GPU計(jì)算的研討會(huì)，會(huì)上NVIDIA的CEO黃仁勛和首席科學(xué)家Bill Dally分別作了一個(gè)演講，黃仁勛的演講主要集中在GPU計(jì)算的現(xiàn)在，而B(niǎo)ill的演講更多地講到了GPU計(jì)算的未來(lái)可能發(fā)展的趨勢(shì)。按照Bill的說(shuō)法，現(xiàn)在CPU的性能發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到一個(gè)瓶頸階段，而未來(lái)的處理器將會(huì)主要采用并行處理器（如GPU）進(jìn)一步提升性能。在演講后面有一個(gè)NVIDIA未來(lái)GPU的展望的一頁(yè)，里面說(shuō)道在2017年ExaScale GPU的可能規(guī)模：
在300W的GPU中將整合2400個(gè)core,共有7200個(gè)FPU單元，性能將達(dá)到40T單精度浮點(diǎn)數(shù)和13T雙精度浮點(diǎn)數(shù)的量級(jí)。其實(shí)這個(gè)并不是最重要的，最重要的是這個(gè)演講顯示未來(lái)的NVIDIA的GPU中將會(huì)整合進(jìn)多個(gè)CPU 或者多個(gè)CPU核心。
當(dāng)然大家都知道NVIDIA并沒(méi)有CPU，因此其GPU會(huì)依賴于Intel和AMD的CPU以及他們的平臺(tái)。當(dāng)然，NVIDIA的說(shuō)法是CPU+GPU的異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)才可以獲得最高的效率，但是問(wèn)題沒(méi)有掌握CPU的資源就沒(méi)有掌握平臺(tái)，而且在大規(guī)模計(jì)算架構(gòu)中，也需要混合部署CPU和GPU的服務(wù)器，計(jì)算密度難以提升。失去了平臺(tái)就會(huì)處處受制于人，比如Intel和AMD也可以通過(guò)平臺(tái)的規(guī)格來(lái)限制GPU的實(shí)際計(jì)算能力的發(fā)揮，比如簡(jiǎn)單地將PCI-E的性能提升速度降低，就可以直接限制GPU和CPU的數(shù)據(jù)傳輸能力，從而限制GPU實(shí)際能力的發(fā)揮。
Fermi這一代的GPU實(shí)際上已經(jīng)具備了相當(dāng)程度的CPU的特征，也有些人正在研究將Linux修改后直接運(yùn)行在Fermi中，但是目前看起來(lái)絕大多數(shù)基于Fermi的平臺(tái)還是會(huì)采用傳統(tǒng)的CPU+GPU的模式，這就給Intel和AMD利用平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)限制NVIDIA GPU的機(jī)會(huì)。要解決這個(gè)問(wèn)題，有人正在研究使用ARM CPU+Fermi GPU的方案。ARM CPU的能力很弱，但是Fermi的可編程能力卻很強(qiáng)，因此可以讓ARM CPU的任務(wù)僅僅是跑OS、驅(qū)動(dòng)程序和啟動(dòng)Kernel，計(jì)算任務(wù)完全在Fermi GPU上跑，可以將很小體積的ARM系統(tǒng)直接整合到Fermi服務(wù)器中，從而獲得更高密度的部署并且解決CPU依賴的問(wèn)題，ARM的低功耗還可以降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗。不過(guò)這種方案的問(wèn)題是ARM的計(jì)算和內(nèi)存等性能實(shí)在太弱，而且也沒(méi)有高性能的輸入輸出接口，PCI-E也需要專門(mén)的橋接芯片，相信這種方案僅僅適用于有限的應(yīng)用中。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，NVIDIA要解決CPU的依賴型的問(wèn)題，具備自己的CPU是必然的事情。雖然在提問(wèn)中我們問(wèn)了Bill關(guān)于NVIDIA是否會(huì)在近期就在GPU內(nèi)整合CPU的問(wèn)題，Bill用Tegra打起了太極，而且說(shuō)明在現(xiàn)階段較難做到，但是并沒(méi)有否認(rèn)下一步會(huì)這樣做。我們是否可以認(rèn)為在下一代的NVIDIA GPU內(nèi)部會(huì)整合進(jìn)一個(gè)或者幾個(gè)CPU核，從而徹底解決CPU依賴的問(wèn)題呢？
雖然Intel和AMD都在推CPU整合GPU的方案，但是這些方案都是一個(gè)大CPU整合一個(gè)小GPU的方案，主要是提供低成本和低功耗的低端解決方案。而在未來(lái)一段時(shí)間GPU和CPU在基本架構(gòu)上很難融合情況下，也許一個(gè)類(lèi)似于Fermi這樣的大GPU整合進(jìn)一個(gè)較小的CPU（比Larrabee的標(biāo)量處理單元強(qiáng)，類(lèi)似于主流CPU核），是面向高端圖形和高性能計(jì)算的一個(gè)新穎的思路。我相信沒(méi)有NVIDIA主動(dòng)采取這樣的措施，Intel和AMD絕難這樣做，因?yàn)楝F(xiàn)在高端的CPU才是他們的最大收入和利潤(rùn)來(lái)源。我們期望NVIDIA在未來(lái)繼續(xù)在計(jì)算機(jī)架構(gòu)上進(jìn)一步創(chuàng)新，這也許會(huì)給業(yè)界帶來(lái)一輪新的變革，否則持續(xù)保持現(xiàn)有的PC架構(gòu)，則NVIDIA的路會(huì)越來(lái)越艱難
