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号称提升100倍的CPU设计, 真相究竟是什么
众所周知,最近各大厂商都在发布他们新的处理器产品线。从Intel的LunarLake、Xeon6、到AMD的Zen5,再到高通的骁龙X系列,以及Arm的Cortex-X925。
很显然,以上所有厂商都会宣称他们的新一代处理器设计进步巨大,不过在具体的“进步幅度”上,这些厂商给出的数据则各有不同。有些偏保守的可能只会说有“两位数级别”或者百分之十几的改进,但也有的厂商对自家的新品十分自信,敢于宣传30%、甚至更高的提升幅度。
然而即便如此,当最近看到一篇题为《CPU 2.0时代,爆炸性成果让性能提升100倍》的文章标题时,不得不说我们被大大地震惊了。
100倍是什么概念呢?举个例子,如今一些山寨笔记本、中低端NAS使用的赛扬J4025处理器,价格基本在80元左右一颗。如果将其性能提升100倍,那么就差不多正好等于锐龙线程撕裂者PRO 7995WX的水平,而后者的市场价格基本接近8万元。换句话说,就算这个“性能提升100倍”是以性价比降低一半为代价,那么这样的产品依然堪称超值,甚至可能会颠覆现有的市场规则。
性能提升到底是2倍、还是100倍?不同的报道有不同说法
不过当我们怀着兴奋的心情收集了更多资料后却逐渐发现,情况好像有点不太对。
首先,所谓的“CPU2.0”本身是相关报道自创的说法,不过它对应的技术(或者说产品项目)是确实存在的,是来自于一家叫做Flow Computing的芬兰初创公司。
但需要注意的是,Flow Computing自己并不能研发完整的CPU架构。所以他们这个所谓“比现有CPU快100倍”的玩意,实际上算是一种CPU协处理器、或者说CPU内部处理单元的IP方案,因此它需要被整合进传统的处理器里才能发挥作用,无法单独工作。
其次根据Flow Computing的官方宣传资料显示,这种他们称之为PPU“并行处理单元”的设计,主要是通过改善CPU在并行处理代码方面的延迟和吞吐量来增强性能。在完全不进行程序优化的前提下,它能够提升现有CPU大约1倍的性能,如果是经过高度优化的代码,性能进步幅度则可以达到100倍。
在某个并不算硬核的海外网站上,报道的口径则是“宣称提升2倍性能”
到了这里,我们也不能说相关报道有进行了夸大,因为“100倍”这个数字的确是Flow Computing自己给出的。但问题就在于它是否真的合理,是否真的如Flow Computing自己所说的那样,有望变革整个CPU行业的架构设计思路呢?
并行处理CPU真的“行”吗?历史告诉恐怕很悬
从自己的经验这个角度出发,我们觉得它多少是有点言过其实的,依据则主要有两点。
其一是根据目前的相关资料来看,Flow Computing并未真正研发出一颗完整的、可以在现实世界工作的CPU芯片。考虑到他们研发的产品本质上只是一种在CPU内部、不完整的计算模组设计方案,那么这个所谓的“PPU”的性能测试结果(或者说将它加到传统CPU里之后的测试结果),便只有可能是通过开发工具模拟得来。
使用FPGA芯片确实可以模拟各种CPU的工况,但局限性也很大
需要注意的是,这种芯片模拟测试在相关行业中确实是常见的做法。比如Arm方面前段时间公布的Cortex-X925架构性能测试结果,本质上也是通过设备模拟的,但他们在模拟的时候已经可以通过与芯片代工厂的合作,将制程对于性能的影响都考量进去。可对于连完整处理器都设计不出来的Flow Computing而言,他们的这种“模拟跑分”到底有多高的水分,是否可以在量产产品上复现,这些现在都还是未知数。
其次,就算所谓“100倍的性能提升”真的可以在某些高度优化代码的前提下实现,又是否意味着这种所谓的“并行计算单元”,真的就可以大幅提升现有CPU的性能呢?
老实说,这个很难。因为追溯历史不难发现,其实过去行业中是有出现过这种强调并行性能、甚至真的有内置PPU单元的CPU设计,但它们并没有取得很好的性能反馈。典型的例子有两个,一是Intel和惠普合作设计的安腾处理器,另一个则是IBM、索尼和东芝三方合作搞出来的CELL架构。
索尼版本的CELL包含一个调度单元(PPE)和八个顺序执行单元(SPE)
从目前的相关资料来看,无论安腾、还是CELL,这种内置多组PPU、强调代码并行化的CPU设计,最大的问题都在于对开发者的编程能力有着过高的门槛。一旦程序本身优化得不够好,高并发架构的优势不仅完全发挥不出来,甚至还会因为分配单元的性能不够,导致根本“喂不饱”那么多的计算资源(PPU)。
早已被抛弃的老旧设计,如今已经不能哄到太多人
当然,有的朋友可能会说,当年CELL是因为成本太高、制程又达不到,所以把整个CPU的规格砍了75%,而且并行单元也只能做成顺序执行,最后才导致性能严重不达预期的,要是以现在的制程和技术,好好地重新设计一款内置多组PPU的高并行CPU,那么它肯定不会那么差。
可问题就在于,如果大家都能“想明白”这个简单的道理,为什么作为CELL技术执掌者的IBM自己,这么些年来却从未再重走CELL的PPE+SPE架构之路呢?很显然他们比其他任何人都清楚,这种看似理想的CPU设计在实际使用场景中的短板。
有网友评论:如果它真的很厉害,那么在大众知道之前,应该就已经被收购了
况且从目前的公开报道来看,疑似手握“黑科技”的这家芬兰公司Flow Computing,到目前为止也只拿到了400万欧元的投资,根本就不够在半导体行业有太多的作为。所以这样来看,除了“震惊部”之外,其他的人似乎都很清楚这种所谓的“颠覆式CPU设计”到底有几斤几两吧。
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