通过以往专业的测试可以看到GPU在很多数据计算能力上超过了CPU,例如:浮点运算能力,GeForce 8800GT 是Intel Core2 Due Woodcrest 的21.6倍;DES算法,GPU是CPU的11.4倍;MD5破解实验,GPU是CPU的13.1倍;字符串匹配实验,GPU是CPU的10倍。但是在一下八个方面CPU是远远强于GPU的。
1、CPU强于GPU:核心频率
纵观目前的情况来看,GPU执行每个数值计算的速度并没有比CPU快,从目前主流CPU和GPU的主频就可以看出了,CPU的主频都超过了1GHz,2GHz,甚至3GHz,目前最高级别的处理器QX9770 主频高达3200MHz。而GPU的主频最高还不到1GHz,目前最高级别的显卡HD4870X2 核心频率不过才750MHz。主流的也就500-700MHz。所以GPU在执行少量线程的数值计算时并不能超过CPU。
抛开彼此间的性能和架构不谈,光看CPU与GPU的主频就可以看出,CPU高出GPU不止一点点这么简单,目前GPU数值计算的优势主要是浮点运算,它执行浮点运算快是靠大量并行,但是这种数值运算的并行性在面对程序的逻辑执行时毫无用处,因此CPU主频高是情理之中的事情,所以说CPU频率强于GPU频率是不可否认的。
2、CPU强于GPU:超频性能
由于架构的原因,即便是GPU制程已经过渡至60nm/55nm,超频能力也同样有了一定的提升,一样有着较高的超频潜力,但是,GPU的超频性能相比 CPU远远所不及,总体来看,核心突破1GHz都十分困难,而体质稍好的CPU却轻易的可以超频100%甚至在额外的辅助下,拥有更高的超频幅度。
3、CPU强于GPU:功耗
独立显卡是电脑里的耗电大户,空闲状态下的功耗就已经不低了,满载情况下更是无法控制,特别是那些高端型号。
和显卡相比,不部分CPU的功耗低了不少,特别是节能技术的普遍应用使其待机功耗可以做到很低,当然高端型号在全负载下也是非常耗电的。
4、CPU强于GPU:发热量
随着芯片制造工艺的改进,GPU晶体管数成倍增加,集成度越来越高,其复杂程度已经远远超越了CPU,在功耗居高不下的情况下,高端显卡的发热量自然高于高端CPU。
5、CPU强于GPU:制作工艺
从目前的发展状况来看,半导体第一大厂Intel具备着世界上最先进的工艺技术,Intel CPU采用最先进的45nm工艺制造,而GPU大厂AMD与NVIDIA最高却仅使用55nm工艺,在工艺上来讲GPU落后于CPU。
6、CPU强于GPU:微架构
从微架构上看,CPU擅长的是像操作系统、系统软件和通用应用程序这类拥有复杂指令调度、循环、分支、逻辑判断以及执行等的程序任务。它的并行优势是
程序执行层面的,程序逻辑的复杂度也限定了程序执行的指令并行性,上百个并行程序执行的线程基本看不到。GPU擅长的是图形类的或者是非图形类的高度并行
数值计算,GPU可以容纳上千个没有逻辑关系的数值计算线程,它的优势是无逻辑关系数据的并行计算。
从现有CPU和GPU架构来看,两者不具备互相取代或是比拼强弱的技术条件。但是如果抛开性能,单从技术的角度来看,似乎CPU的架构更胜一筹,单从CPU不需要驱动,而显卡需要驱动就可以看出来。
7、CPU强于GPU:指令控制
同样在这个方面,CPU和GPU也无法比较,因为GPU大多数指令都是面向数值计算的,少量的控制指令也无法被操作系统和软件直接使用。如果比较数据指令的IPC,GPU显然要高过CPU,因为并行的原因。但是,如果比较控制指令的IPC,自然是CPU的要高的多。原因很简单,CPU着重的是指令执行的并 行性。而在我们日常生活使用中,显然指令的控制更为重要。和支持操作系统所需要的能力CPU相比还是天壤之别,而且指令执行的效率也无法和CPU相提并论。CPU目前在一些需要复杂指令控制运算的环境依然拥有很大优势,所以指令控制是CPU强于GPU的法宝,这是GPU永远无法企及的区域。
8、CPU强于GPU:驱动
在驱动方面可以说CPU是完胜于GPU的,CPU并不需要什么驱动便可以进行使用。而在这方面GPU的驱动便十分重要,没有驱动显卡根本无法正常使用,并且驱动对于显卡的性能和兼容性起到决定性的作用,之所以ATI显卡一直受 到玩家的舆论,大部分原因就是因为其驱动不完善造成的。
GPU微架构复杂度不高,尽管晶体管的数量不少。从应用的角度看,如何运用好GPU的并行计算能力主要的工作是开发好它的驱动程序。GPU驱动程序的优劣很大程度左右了GPU实际性能的发挥,而在这点上CPU却完全不需要。
最后总结一下
CPU擅长的:操作系统,系统软件,应用程序,通用计算,系统控制等等;游戏中人工智能,物理模拟等等;3D建模-光线追踪渲染;虚拟化技术——抽象硬件,同时运行多个操作系统或者一个操作系统的多个副本等等。
GPU擅长的:图形类矩阵运算,非图形类并行数值计算,高端3D游戏。
随着用户应用升级,GPU在整机中已经占据了越来越重要的地位,其在多任务处理方面和浮点运算方面拥有绝对优势,如果能够加快制造工艺的升级步伐、多核心架构发展步伐,将GPU与其他竞争对手的优势逐渐拉大,GPU在整机中的地位将会更加重要。
综上所述,在一台均衡计算的计算机系统中,CPU和GPU还是应各司其职,CPU与显卡完美搭配才可以达到性能巅峰,不会出现瓶颈。除了图形运 算,GPU将来可能主要集中在高效率低成本的高性能并行数值计算,帮助CPU分担这种类型的计算,提高系统这方面的性能。
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