艰难跨越 融合处理器GPU单元现状分析

　　● 逆向融合之麦克斯韦

　　相对于Intel、AMD这些传统的CPU厂商，NVIDIA对于问题的思考明显要更复杂一些，这是一家没有X86授权的无工厂芯片设计厂商，也是没有开发出CPU成品的公司。不过NVIDIA最近几年的动向已经说明了一些浅显的发展方向，手机处理器Tegra的开发就是重要例证。

Tegra处理器架构简图

　　Tegra的前身是2008年2月NVIDIA发布的用于智能手机与PDA平台的APX 2500应用处理器。NVIDIA在台北举行的ComputeX 08大会上，正式发布了针对MID、手机等移动互联设备的处理器——Tegra，这也是NVIDIA推出的第一款CPU产品。Tegra是一款系统单芯片。内建ARM架构的处理器核心、基于GeForce的立体显示核心、影像处理器、音效处理器和图像处理器。

　　值得注意的Tegra由于其低功耗特性并不适合PC图形处理，不过Tegra是NVIDIA第一次进行成功的GPU设计。和以往专注于视觉图形处理器不同，Tegra是一款通用处理器，基于ARM 11架构。ARM公司负责出售框架IP，NVIDIA在买入IP之后自行开发了这款处理器。

ARM 11架构处理器

　　在进化到V7核心之后，为了取得更好的性能功耗比，ARM构架抛弃了冯诺依曼结构，全面转向了哈佛结构。哈佛结构的数据和指令总线是分开的，分开的总线使得一些在冯诺依曼结构中必须串行执行的操作，比如load/write可以并行执行，这虽然提高了系统的执行效率，但也使得ARM构架对内存带宽变得更为敏感，甚至还对内存并联度提出了新的苛刻的要求。

Denver核心构架

　　所以说对于未来融合处理器的定位偏向图形计算，加之强大的ARM也需要强大的内存带宽支撑，这些因素促使NVIDIA选择了逆向融合技术——把CPU单元挂在GPU强大的显存控制器上。

　　目前一颗酷睿i7处理器搭配三通道DDR3 1066内存（共计192Bit显存带宽），可以获得25.5GBs的存储子系统带宽，而融合处理器如果使用双通道或者廉价的单通道设计，GPU挂在CPU内存控制器上仅能获得15-25GBs带宽。反观目前的民用千元级显卡，一款常见的Radeon HD6850显卡即可通过256Bit显存控制器获取到128GBs带宽，GTX580级别显卡更是拥有将近200GBs带宽，CPU性能可以得到充分释放。