[Wa-People!] 2011 VLSI 半導體產業盛宴 (五): GPU加 CPU ,增效又省電

本文作者:admin       點擊: 2011-07-05 00:00
前言:
圖說: 美國加州大學Santa barbara 分校Tim Cheng  教授。
 
過去在遊戲機或電腦上為了加快影像處理而採用的圖形加速器(GPU),廣泛地用於智慧型手機及泛用型電腦。美國加州大學Santa barbara 分校Tim Cheng (鄭光廷)教授於2011 VLSI 分享,將GPU 搭配CPU,分享CPU的運算工作,不但可以加快運算速度,而且也更省電節能。

圖形加速器(GPU)原來的任務就是加快圖形或影像的處理速度,早已進駐大部分的遊戲機及桌機,如今在智慧型手機、ipad及平板電腦上也都有GPU。這些GPU設計之初,最高指導原則,就是要省電。除此之外,GPU並不管其他的運算任務。也就是,一般運算還是CPU來負責。

可是現在漸漸有一種新想法,就是在一個硬體系統內,GPU除了可以做graphic,還可以做計算。Tim Cheng教授於專題演講中點出泛用型GPU (General Purpose GPU, GP GPU),可說是一個新的領域。

Tim Cheng教授以一個複雜的計算--人臉辨識,做為研究個案,讓GP GPU加入CPU,希望運算任務因此處理得很快。結果,果真發現,耗能乘以時間,得出總能量的結果,讓讓GP GPU加入CPU果真是一件節約總能量的舉動。(如下表) 

Function Feature Extraction Face Recognition
Method CPU only CPU+GPU CPU only CPU+GPU
Time (s) 5.1 1.2 8.5 4.6
Energy (J) 18.7 4.9 29.8 16.3
圖說 :  CPU 有 GPU 幫忙,可以更快完成任務,而且更省電。

GP GPU 的概念早在三、四年前已經開始使用,如今,Tim Cheng教授所做的研究,則是專注在手機上使用的GPU作為標的。

目前產業中Mobile GPU 的主要廠商包括 : Imagination, NVIDIA, Qualcomm 及ARM。

規模最大的GPU業者Imagination,產品為Power VR。TI 的OMAP 系統單晶片搭配的GPU就是 Power VR,最早打進Apple, Motorola, Samsung等品牌的智慧型手機及平板電腦產品線。

其次是NVIDIA。NVIDIA的系統單晶片Tegra 2,搭配的GPU是該公司自己推出,強調超低功耗(utra low power)的GeForce。

第三家是Qualcomm。Qualcomm的系統單晶片叫Snapdragon,搭配自家的GPU Adreno。Adreno原由ATI研發推出,後來ATI被AMD購併,隨後AMD再將這個部門轉賣到Qualcomm旗下。

第四家則是ARM 的Mali。

Tim Cheng 教授在美國加州大學Santa barbara 分校率領的研究團隊專注在人工智慧的多媒體內容分析,重點放在嵌入式系統,包括智慧型手機及平板電腦。
 

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