安謀是要怎樣(18):以 A5X 為例,GPU 架構肥大化風氣也吹到 ARM 架構上 ...

圖片引用自: PC.Impress

 上週看到國外網站介紹蘋果最近兩款應用處理器的尺寸變化,忽然發現蘋果從 A4 到 A5 、 A5 到 A5X 的尺寸有了微妙的變化,而相較類似的競爭對手例如 NVIDIA Tegra 3 , A5X 也整整大了一號,甚至與 32nm 的 Atom 處理器相差無幾。

蘋果近年應用處理器的發展,其實代表了幾個事實,其中是成本,其次是硬體架構上的重要性,以及從 CPU 到 GPU 了。

參考來源: AV.Impress

先從硬體架構談起,其實相同的狀況也早就出現在 PC 產業,好幾年前,兩家 GPU 大廠 AMD 以及 NVIDIA 的 GPU 晶片複雜度早就超越 x86 CPU 架構,畢竟已運算能力需求,當下 CPU 運算力之於一般應用已經堪用。

然而整個產業對於影像的需求提昇,對 GPU 的需求反而加重,尤其在 UI 以及遊戲的帶動下,高效能 GPU 甚至能用於運算領域,且特定應用下的運算能力甚至遠遠超過 CPU。

以 AMD 近年主打的 APU 處理器,也有類似的情況, APU 當中的四核處理器比起內搭的 GPU 所佔整個核心的面積還要小,也就顯示目前整個 PC 產業對 CPU 的需求比起 GPU 還低。

蘋果的 ARM 架構與 Intel 近代 x86 處理器的尺寸比較:圖片引自: AV.Impress

以遊戲為例,試想在運算的需求沒有明顯變化下,反倒是由於高解析度、影像模組變複雜, GPU 反而越來越吃重,最近新的高品質電腦遊戲一出現,大家所關注的焦點並非先升級 CPU ,反倒是需要多少張顯示卡才能跑得動。

當然這是在高度需求下的高階 GPU ,但是蘋果的應用處理器被使用在平板與智慧手機,由於近年手持遊戲興起,自然對圖形的要求加溫,更不用說由蘋果自己帶起的 Retina Display 超高解析度風潮對 GPU 效能的要求。

蘋果近代應用處理器與 Tegra 3 以及 OMAP4 尺寸比較,圖片引用自: AV.Impress

至於 GPU 跟 CPU 在新的應用處理器佔有多大差異?可以用一些方式來類比: A5X 比起 A5 多了雙 GPU ,而 CPU 部份不變,體積大了一號;而採用 40nm 製程的 Tegra 3 相較 Tegra 2 處理器多了 3 個, GPU 架構則多了 0.5 倍(因為 Tegra 的 GPU 架構是單一 GPU 內增加管線的方式。),但是體積增加幅度並不大。可想見 GPU 架構的複雜程度比 CPU 架構更高,在 ARM 的世界一樣適用。

而據筆者先前與 ARM 的人員聊過,GPU 大於 CPU 是相當合理的發展狀況,畢竟這是一個影像導向的趨勢,運算的需求大致如此,但是在高解析度、 3D 等各式酷炫的應用引導下, GPU 的負擔只會不斷加重。 ARM 當時選擇併購 Mali ,也是看準市場對 GPU 的需求加重,必須提供客戶更全面的方案。

至於成本考量,則是由於自 iPad 2 到新 iPad ,價格沒漲,反而是小改版的 iPad 2 價格反降,而且新 iPad 的處理器反而使用先進新製程。筆者推測,採用成熟製程的生產價格可以壓低,用成熟的架構投入先進製程則可提昇良率,為了降低新 iPad 成本,使用成本較低的製程是上上策,雖處理器尺碼會增加且發熱狀況不理想,但是對平板產品的影響並不大。

因為相較智慧手機,雖然平板的大趨勢也是走向輕薄化,但是由於整體的空間較多,各元件距離較遠,熱也容易傳導,也不易因為某個特定高溫組件影響到周遭的組件。

而蘋果帶頭的風氣會影響到其它競爭對手嗎?筆者個人認為機率相當高,畢竟傳聞中三星的新 Galaxy 手機的解析度據說也是 Full HD 等級,若要再次提昇解析度,又要兼顧遊戲的順暢性,複雜化的 GPU 架構是有其必要性的。

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