□ 文  魏鳴 NVIDIA公司中國區市場總監

　　美國著名計算機科學家、田納西州大學計算機創新實驗室主任Jack Dongarra博士曾經說過，將來的計算架構會是CPU和GPU(圖形處理器)的結合。今天，這一預言正在變為現實，2009年是GPU計算發展的轉折點，今后不論是視頻應用還是網絡應用的開發商，都會開始意識到GPU的重要性，并且利用GPU的計算優勢去開發新的應用，“CPU＋GPU”的異構計算會成為以后的主流趨勢。 現在很多人在市場上買電腦時都會說：我要獨立顯示芯片。因為之前大家主要是使用PC完成一些簡單的應用，而現在有更多CPU滿足不了的需求，需要更強大的GPU功能。比如現在人們對網絡上視頻、照片的需求越來越大，Facebook目前在中國還沒有被允許開展業務，但在國外每個月上傳的照片達8億張；每天有1.7億個視頻在優酷網站上被播放；三分之一的美國人玩網絡游戲��照片、視頻、游戲是人們生活中越來越不可或缺的一部分，而視頻應用、照片處理等對GPU的要求最高，因為它需要同時處理大量數據。一臺好的筆記本電腦必須配置一個獨立的顯卡，才能把這些事做得更快更好。  不夸張地說，視頻時代已經到來，GPU計算會越來越成熟，越來越多基于GPU開發出來的新應用將引爆“計算臨爆點”：GPU不僅是未來計算的趨勢，而且是顛覆性的趨勢。 為什么網絡視頻時代的到來意味著GPU的新紀元呢？我們知道，中央處理器(CPU)的設計宗旨是要從指令流中得到最高的處理效能，即用最短的時間完成一項任務，這就是串行計算；但串行計算架構的CPU天生就不適合并行計算工作，相比之下，始于圖形處理的GPU一開始就是被設計來處理大規模的并行計算，數千萬的多邊形和像素的并行處理，使得GPU在發展的同時不斷地加入更多的處理核心并完善并行處理能力，可以同時處理海量數據。如Jack Dongarra所說，最好的計算架構是CPU+GPU協同運算架構。在“CPU＋GPU＝計算”這個等式中，CPU目前有4個核，GPU這個核將會變得很重要，主要是因為GPU在照片和視頻領域的獨特優勢。現在國內很多很火的游戲都是基于GPU計算開發的，而諸如地質勘探、生物科學、流體力學、金融建模、醫療成像等新興應用領域，也都開始利用GPU強大的并行處理能力。 由于我們的個人電腦大多基于英特爾X86架構，所以必須由CPU來調度。GPU跟CPU分工不同，有的程序可能在CPU上跑比在GPU上快，但是有的程序在GPU上跑比CPU會快幾十倍甚至幾百倍，比如整數運算CPU做得非常快，但是浮點運算GPU比CPU快得多，所以把浮點運算放在GPU上進行，整數運算放在CPU上，是最有效率的解決方案。這種“異構計算”真正實現了系統整體計算能力的最大化利用：GPU和CPU協同工作，GPU處理大量的圖形和并行處理，CPU處理操作系統和指令的邏輯控制，兩者的協同比以往單純CPU運算高出幾十倍甚至幾百倍。 因此，現在世界上最主流的兩種操作系統，即微軟和蘋果的OS都已經內置了GPU計算。微軟最新發布的Windows 7第一次內置GPU計算，獲得了明顯的效能提升：第一是更快，大家最關心操作系統的速度問題，Win 7內置的GPU可以調動CPU的計算功能，所以它的處理速度很快；第二是整合了GPU的新功能，使Win 7無需第三方軟件就可以實現多種媒體功能；第三是“真”，用戶玩游戲時可以享受到三維立體效果，這些應用都是因為調動了GPU計算的加速功能才得以實現。而蘋果最新的Mac OS X10.6 Snow Leopard(雪豹)操作系統，也通過OpenCL(Open Computing Language)支持GPU通用計算加速。OpenCL是由蘋果公司發起，業界眾多著名廠商共同制作的，面向異構系統通用目的并行編程的開放式、免費標準，也是一個統一的編程環境，能夠讓操作系統更好地利用GPU的性能。 未來的計算模式是什么？CPU和GPU將會合二為一還是分開？現在還很難說。但在今天，協同計算是大方向，根據不同的應用選擇合適的處理器，使用戶的投資回報和運算速度更優化。