2. 2 GPU
由于CPU 的架构中需要大量的空间去放置存储单元和控制单元,相比之下计算单元只占据了很小的一部分,所以它在大规模并行计算能力上极受限制,而更擅长于逻辑控制。但是随着人们对更大规模与更快处理速度的需求增加,CPU 无法满足,因此诞生了GPU。
GPU 是图形处理器,是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器,拥有很强的浮点运算能力。它与CPU 有明显区别:一是相比于CPU 串行计算,GPU 是并行计算,同时使用大量运算器解决计算问题的过程,有效提高计算机系统计算速度和处理能力,它的基本思想是用多个处理器来共同求解同一问题,即将被求解的问题分解成若干个部分,各部分均由一个独立的处理机来并行计算。二是GPU 的结构中没有控制器,所以GPU 无法单独工作,必须由CPU 进行控制调用才能工作,GPU 更适合简单大量的处理类型统一的数据。
谈到GPU,可能首先想到的是NVIDIA,这是一颗GPU领域的璀璨明星,NVIDIA 成立于1993年,由黄仁勋等三人创办,从1995 年开始推出自己的显卡NV1和NV2,但并不成功,真正让NVIDIA崭露头角的是1997 年推出的RIVA128,这款显卡像素填充率为100 Mpiexl/s,支持微软的Direct 3D 标准,在能效上超越了3Dfx 的Voodoo和ATI 的Rage Pro,加上价格低廉获得了很多整机厂的青睐,随后NVIDIA乘胜推出了RIVA TNT 及GeForce 256,彻底将3Dfx和S3 这些昔日的霸主抛在身后,此时唯一能与之相争的只有ATI 的Radeon,ATI 的Radeon系列与NVIDIA 的GeForce系列的对抗直到2006 年才罢场,AMD 成功收购ATI,独立GPU市场形成NVIDIA 和AMD两大巨头的格局。
从营业收入上来看,NVIDIA 公司2018 年全年收入117 亿美元,在与AMD 显卡领域的对抗中处于绝对优势,以70.5%的市场占有率遥遥领先AMD 的29.5%,原因有三点:一是NVIDIA一直专注于GPU 芯片领域,在产品性能上一骑绝尘。对于芯片等高科技领域,技术水平是硬实力。二是敢于做减法,NVIDIA 早在2008 年,就推出了基于ARM 和GeForce的移动处理器Tegra。但是在智能手机市场上,与其他竞争者一样,由于缺乏基带这个最核心的部件技术,导致难以与Qualcomm、Samsung 等抗衡,所以其非常明智地退出了该市场。三是近些年来人工智能的崛起,下游应用领域全面扩展。由于GPU 强大的数据处理能力等特点使得其在人工智能领域具有独特的优势,再加上NVIDIA 在该领域布局较早,竞争相对较少一举奠定了在人工智能领域的地位。利润方面,英伟达受益于过去两年矿机市场对GPU 需求强劲,显卡价格持续上涨,2018 年净利率达到历史最高的35.34%。
从产品上来看,两家公司GPU 特点和优势完全不同,这缘于研发思路存在差异:
NVIDIA 产品特点主要有四点:一是设计思路归于高性能、低功耗;二是性能强大,经常垄断高端旗舰级市场,高端N 卡占据优势比较明显;三是支持PhysX、TXAA、FXAA 等多个技术;四是驱动程序完善。
AMD 的产品特点在于:一是芯片单一性能突出,功耗普遍较大;二是主打入门级的产品,性价比高,覆盖中低端市场;三是支持AMD Eyefinity 宽屏技术;四是挖矿性能相当突出。
总之,N 卡主要有低功耗、驱动成熟、追求极致性能,产品线完善等优势,A 卡则主要是性价比相对更高,计算能力强,绘图、挖矿更有优势,画质较好,但高端产品线较少。