从CPU架构和技术的演变看GPU未来发展(5)

2019-04-23 11:01

Core i7 Die示意图

Intel在Core 2 Quad之后,也在酝酿全新的原生四核产品,此次Intel集所有先进技术于一体,不仅整合了内存控制器,而且引入了比AMD HT更先进的QPI总线,还引入了共享式三级缓存,容量高达8MB,比Phenom II还多2MB。

至于低端的双核Core i3/i5处理器,Intel为了保持架构统一,也放弃了Core 2上面的共享二级缓存设计,每颗核心仅有256KB的独立L2,而是植入了4M容量的L3,虽然总缓存容量不如E8X00系列的6MB L2,但性能上还是取得了长足的进步。

此后,32nm工艺的引入使得Intel可以在单一芯片之中集成更多的核心和更大的缓存,所以我们看到i7-980X拥有六颗物理核心以及高达12MB的L3,性能更上一层楼,令人叹为观止!

在了解了CPU的发展历程之后,我们再来看看GPU的发展过程,其实GPU很多重大改进都与CPU的技术架构相类似。比如最开始我们介绍了古老的CPU协处理器,下面再介绍一个被遗忘的产品——解压卡,资历较老的玩家应该记得。

十多年前,电脑的CPU主频很低,显卡也多为2D显示用,当VCD兴起的时候,好多电脑(主频为100MHz以下)无法以软解压的方式看VCD影片,根本运行不起来!

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ISA接口的VCD解压卡

这时,VCD解压卡就出现了,此卡板载专用的解码处理器和缓存,实现对VCD的硬解码,不需要CPU进行解码运算,所以,即使在386的电脑上也可以看VCD了。

PCI接口的DVD解压卡

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随后,显卡进入了3D时代,并纷纷加入支持VCD的MPEG解码,而且CPU的主频也上来了,无论CPU软解还是显卡辅助解码都可以流畅播放视频,所以VCD解压卡就退出了市场!

但DVD时代来临后,分辨率提高很多,而且编码升级至MPEG2,对于CPU和显卡的解码能力提出了新的要求,此时出现了一些DVD解压卡,供老机器升级之用,但由于CPU更新换代更加频繁,性能提升很大,DVD解压卡也是昙花一现,就消失无踪了。

现在已经是1080p全高清时代了,高清视频解码依然是非常消耗CPU资源的应用之一,于是几年前NVIDIA和ATI就在GPU当中整合了专用的视频解码模块,NVIDIA将其称为VP(Video Processor,视频处理器),ATI将其称为UVD(Unified Video Decoder,通用视频解码器),相应的技术被叫做PureVideo和AVIVO。

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硬解码几乎不消耗CPU和GPU的资源,看高清视频时接近于待机状态

虽然VP和UVD都被整合在了GPU内部,实际上它们的原理和作用与当年的协处理器/解压卡芯片没有实质性区别,都是为了减轻/分担处理器的某项特定任务。如今NVIDIA和ATI的GPU硬解码技术都能够支持高分辨率、高码率、多部影片同时播放,性能和兼容性都很出色。

如今多核CPU的性能已经相当强大了,软解高清视频简直轻松加愉快,但要论效率的话,依然是GPU硬件解码更胜一筹,专用模块解码消耗资源更少,整机功耗发热更小,因此手持设备和移动设备都使用硬件解码,而桌面电脑CPU软解和GPU硬解就无所谓了。

掐指一算,从GPU诞生至今双方都已推出了十代产品,每一代产品之间的对决都令无数玩家心动不已,而其中最精彩的战役往往在微软DirectX API版本更新时出现,几乎可以说是微软DirectX左右着GPU的发展,而历代DirectX版本更新时的核心内容,恰恰包含在了ShaderModel当中:

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ShaderModel 1.0 → DirectX 8.0 ShaderModel 2.0 → DirectX 9.0b ShaderModel 3.0 → DirectX 9.0c ShaderModel 4.0 → DirectX 10 ShaderModel 5.0 → DirectX 11

Shader(译为渲染或着色)是一段能够针对3D对象进行操作、并被GPU所执行的程序,ShaderModel的含义就是“优化渲染引擎模式”,我们可以把它理解成是GPU的渲染指令集。

高版本的ShaderModel是一个包括了所有低版本特性的超集,对一些指令集加以扩充改进的同时,还加入了一些新的技术。可以说,GPU的ShaderModel指令集与CPU的MMX、SSE等扩展指令集十分相似。

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