移动设备迈向超高清技术 GPU风潮席卷CPU

　　绘图处理器（GPU）在下世代应用处理器设计的重要性大增。随着行动装置迈向大屏幕、2.5K超高解析度，GPU在应用处理器中所扮演的角色已日益突显，因此包括高通（Qualcomm）、联发科及安谋国际（ARM）等大厂近来均积极朝四核心、八核心方向迈进，以提升GPU效能，同时也致力推动异质系统架构（HSA）标準，以激发更多GPU应用潜力。

　　ARM多媒体处理部事业开发经理蔡武男提到，消费者对行动装置影像效能的要求愈来愈严格，因而也带动许多GPU Benchmark跑分程式出炉，藉以评定优劣。

　　ARM多媒体处理部事业开发经理蔡武男表示，GPU每一核心中内含大量运算单元，此架构天生就是用来执行大量画素平行处理，所以在行动装置、PC甚至电视纷纷吹起高解析度设计风潮后，其重要性已逐渐与CPU平起平坐，且近期已跃居应用处理器中占位面积最大的区块，因而成为芯片商增进产品性能的布局重点。

　　目前GPU技术演进大致分成两个方向，首先是提升核心数量并导入更多影像演算法，另外则是与CPU协同运作，藉其平行处理优势分担部分CPU运算任务，并减轻系统延迟问题。蔡武男指出，自去年底以来，市面上已陆续出现搭载四核心GPU的高阶行动装置，如Google Nexus 10平板装置等；随着行动装置显示规格、影像应用功能持续升级，导入八核心GPU的声浪也开始涌现，因此ARM已积极朝八核GPU方案布局。

　　无独有偶，辉达（NVIDIA）今年亦计划将Tegra 4处理器内的GPU核心运算单元推升至七十二个，以满足行动装置导入高动态范围（HDR）成像、WebGL三维（3D）画面呈现等新功能需求；显而易见，GPU核心扩充的脚步比起CPU有过之而无不及。

　　蔡武男进一步分析，GPU的平行处理架构在绘图、画素处理方面的表现大幅优于CPU，加上GPU占位面积不断扩大，芯片商遂希望将更多工作由CPU转移至 GPU上，以提高应用处理器SoC的利用价值，因此，透过异质运算机制，让GPU与CPU协同运作的崭新概念近期在业界已日益受到重视。

　　现阶段高通、超微（AMD）、联发科、Imagination和ARM等大厂已组成HSA基金会，主要目标就是实现GPU、CPU甚至是数字信号处理器 （DSP）之间的分工模式，让各种运算任务以最短、最省电的方式完成。蔡武男指出，GPU、CPU协同运作将是HSA第一阶段的目标，未来将逐步释出相关规范与参考设计，拉拢更多IC设计业者加入；在异质运算架构具备雏形后，下一步则将延伸至电源管理芯片（PMIC）、快取记忆体（Cache）连接架构等系统层级设计规划，扩大HSA标准的涵盖层面。

　　由于GPU功能升级需求殷切，且应用版图不断扩张，近2年ARM的GPU硅智财（IP）--Mali的市场渗透率也跟着三级跳，从2011年的五千万颗出货量，大幅跃升至2012年1亿五千万颗出货。蔡武男透露，2012年ARM已在GPU用量最大的行动装置市场抢下20%的市占率，预估今年的市占表现将明显超出去年。