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CPU处理器|CPU与GPU、VCU的关系 愈加“微妙”

一个GPU总需要一个CPU ， 但CPU的选择已经不再单一 ， GPU的功能也不再“简单” ， 曾经稳固的关系 ， 不再是单纯的合作 。
四月份 ， 英伟达发布了采用Arm架构的首款数据中心CPU Grace引发广泛关注 。本月 ， 外媒Tomshardware报道 ， 像CPU一样总需要一个CPU的谷歌自研视频编解码处理单元Argos VCU ， 预计可以替换3000-4000万个英特尔CPU 。
依赖CPU的GPU和VCU为什么会有替代CPU的势头？芯片巨头与互联网巨头间的竞合关系 ， 是如何加深的？
【CPU处理器|CPU与GPU、VCU的关系 愈加“微妙”】CPU市场的双重变化
回答CPU与其它依赖CPU处理器关系变化之前 ， 不妨先了解CPU市场本身的变化 。在很长一段时间 ， 由于CPU的性能已经足够满足包括PC在内的各种应用需求 ， 再加上内存和带宽成为CPU性能提升的瓶颈 。CPU王者英特尔在提升CPU性能动力不足 ， 以及先进制程工艺进展不如预期的情况下 ， 连续多代CPU性能提升幅度不大 ， 被称作“挤牙膏” 。
英特尔在领先位置缓慢前进的几年间 ， AMD凭借Zen架构的迅速迭代以及台积电先进制造工艺的加持 ， 性能迅速接近甚至超越英特尔酷睿和至强CPU的性能 。“AMD Yes”表达了消费者对于AMD产品迅速提升的认可 。
英特尔和AMD的x86 CPU是PC时代的标志 ， 然而在性能提升陷入瓶颈 ， 以及先进半导体制程提升难度越来越大的背景下 ， 两家最具代表性的CPU公司表现相差甚远 ， 并且开始在市场份额上有所体现 。
依旧有领先优势的英特尔感受到了老对手带来的竞争压力 ， 因此无论是产品性能提升还是市场策略都更加积极 。然而 ， 英特尔在服务器CPU市场除了要面临同为x86阵营AMD的竞争 ， Arm阵营的公司也来势汹汹 。
Ampere董事长兼首席执行官Renee James说：“我们知道未来将与过去不同 ， 因为软件环境变了 ， 不再是关于PC和PC服务器的业务 ， 而是围绕云和云边缘 。现在 ， 需要另一种不同的微处理器 。”
Ampere基于Arm Neoverse N1内核 ， 推出了80核的Altra CPU和128核Altra Max CPU ， 持续刷新服务器CPU核心数的纪录 ， 突出与x86 CPU相比更高的核数以及在云原生市场的优势 。
同样是强调差异化优势 ， 英伟达的Grace主要是面向数据密集型HPC和AI应用 。英伟达首席执行官黄仁勋称基于Grace的系统与英伟达GPU紧密结合 ， 性能将比目前最先进的NVIDIA DGX系统（在x86 CPU上运行）高出10倍 。
无论是Ampere还是英伟达 ， 其差异化高性能CPU的基础都是Arm 。而Arm也在今年三月推出了面向未来十年的新一代架构Armv9 ， Arm希望将其架构在智能终端的成功扩展到高性能计算市场 ， 包括边缘、云端及5G等 。基于Armv9架构的Neoverse N2正是Arm向高性能市场拓展的关键产品 。
整体看来 ， 已经在PC和服务器CPU市场大获成功的x86阵营正开始一场激烈的竞争 。此时 ， 面向云计算、AI的Arm架构CPU迅速发展 ， 要在新兴市场分一杯羹 。未来 ， RISC-V CPU会以怎样的方式参与到CPU市场的竞争 ， 也让人充满期待 。
异构时代 ， 定制CPU优势突显
CPU市场发生双重变化的一个关键因素是市场需求 ， 在市场的驱动下 ， CPU的价值也更多体现在异构系统中 。英伟达在今年四月发布Grace CPU的时候 ， 也同时将其数据中心产品路线图升级为GPU+CPU+DPU的三类芯片 ， 逐年飞跃 ， 一个架构的策略 。在这个新的策略中 ， GPU和DPU性能的充分发挥依旧需要有CPU强大的性能 ， 也就是说 ， CPU计算和控制的基础和核心作用没有改变 。
CPU处理器|CPU与GPU、VCU的关系 愈加“微妙”
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变的是新兴应用对于算力的大幅快速增长 ， 异构系统的性能是更重要的关注点 。“目前市场上每年交付的3000万台数据中心服务器中 ， 有1/3用于运行软件定义的数据中心堆栈 ， 其负载的增长速度远远快于摩尔定律 。除非我们找到加速的办法 ， 否则用于运行应用的算力将会越来越少 。”黄仁勋说 ， “新时代的计算机需要新的芯片、新的系统架构、新的网络、新的软件和工具 。”


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