虛擬實境時代的晶片革命：GPU暗戰CPU

David Kosslyn和Ian Thompson是VR公司Angle Technologies的創始人。 這個為時兩年， 獲得800萬美元資金支援的秘密項目一直沒有揭開其神秘面紗。 他們唯一公開的是， Angle正在以改變電腦硬體和軟體之間關係的方式構建VR。

當電腦或遊戲機運行VR時， GPU晶片可以大大減輕主處理器的負擔， 其發揮的巨大作用超乎你的想像。

GPU是圖形處理器的英文縮寫。 這些晶片最初的作用是更好地渲染遊戲和其他軟體的圖像。 在Angle正在開發的虛擬世界中， GPU仍然扮演著重要的角色。 但其作用已經超出了單純的渲染功能。 Kosslyn和Thompson正在將無數其他任務轉移到這些晶片上， 因為GPU平行計算功能十分強大， 單個機器可以容納數百個GPU晶片， 並且在很大程度上， 每個晶片可以獨立運行。 Kosslyn和Thompson說， 這些晶片可以同時執行數百個任務， 其速度極其驚人。

當Kosslyn和Thompson剛開始構建虛擬世界時， 他們用CPU執行了大部分任務， 結果行不通。 Kosslyn解釋， 當時他們用CPU創建一切新物體——樹木、灌木叢、岩石以及模仿現實所需的任何其他東西。

將每個物體載入到晶片中需要大約五分之一毫秒， 但載入這麼多物體， 需要的時間太長了。

“如果需要載入一千萬個物體， 你會被嚇倒， 那是一個巨大數量級的任務量。 載入整個世界非常慢， ”Kosslyn說， “我們當時在想：‘如果我們有一種快速並行處理這些獨立的任務的方法就好了， ’而這正是GPU的長處。 ”

他們的方法只是硬體和軟體領域轉變這個趨勢的一部分。 幾十年來， 根據摩爾定律， 個人電腦晶片的處理能力每18個月左右提高一次。 但近年來， 即使現代軟體應用需求比以往任何時候都要更多， 這一趨勢已經開始放慢。

Google的晶片工程師Norm Jouppi表示：“有人稱之為摩爾定律的終結。

我更喜歡稱之為摩爾定律的‘退休’， 因為它還沒有完全終結， 但肯定不會像以前適用性這麼強。 ”因此， 許多公司和編碼人員已經開始將工作負載從主CPU轉移到各種替代處理器上。

這些變化已經在Google， Facebook， 微軟和亞馬遜等公司的大型資料中心體現。 由於他們的線上服務過於繁忙， CPU已經不足以處理所有任務， 所以他們正在將主要的處理負載轉移到GPU， 或是FPGA可程式設計晶片， 甚至定制晶片上， 例如Jouppi在Google設計的AI處理器。 神經網路和其他形式的人工智慧通常是這種轉變的驅動力。

這種轉變是如此之大， 在全球晶片市場上引起了不小的波動。 世界上最大的GPU公司Nvidia因此蒸蒸日上。 還有英特爾， 雖然不是以GPU著稱， 也花了數十億美元收購了製造FPGA和各種AI晶片的公司。

現在， 正如Kosslyn和Thompson所展示的那樣， 這個趨勢也推向互聯網的另一端：個人電腦和遊戲機。 神經網路也在推動變革， 但從長遠來看， VR可能是更大的驅動力。 使用VR過程中， 大量資料的處理都發生在用戶端， 而不是資料中心。 此外， VR必須是即時操作的。 如果通過資料線發送資料將導致速度太慢， 就會破壞效果。 同樣道理， 通過用戶端的主處理器來計算所需的時間也實在太久了。 “有一些任務是CPU完全不能駕馭的。 ”Kosslyn說。

對於Kosslyn和Thompson的虛擬世界來說， 他們正在努力利用高端電腦和遊戲機上可用的所有額外的GPU處理能力。 Thompson說：“我們花了很多時間研究如何充分利用GPU除了渲染圖形之外的其他功能。 ” 但是從長遠來看， 隨著VR變得越來越受歡迎、更複雜，

這可能會推動硬體銷售商在電腦和遊戲機裡裝入更多GPU。 設備製造商還可以將GPU或其他替代晶片加入VR頭顯， 以便它們在沒有電腦或遊戲機的情況下能正常使用。 這種趨勢還可能會滲透到智慧手機， 因為智慧手機經常用於代替專用頭顯。

Nvidia消費者版VR總經理Zvi Greenstein表示， 他們公司將VR視為巨大的市場機遇。 Kosslyn和Thompson提出警示， 雖然用於GPU運行的代碼構建工具仍處於未成熟階段， 但像Nvidia這樣的公司正在努力改變這一點。

英特爾VR和遊戲總經理Frank Soqui則提出質疑， 有多少VR開發人員真正把電腦的工作負載轉移到GPU上。 但請記住， GPU是英特爾主要競爭對手之一Nvidia的擅長領域。 儘管如此， Soqui還是相信替代處理器的市場潛力。 英特爾最近收購了一家名為Movidius的創業公司， 該公司製造用來感知周圍環境的專用晶片，如機器人和無人駕駛汽車等設備。Soqui表示，Movidius晶片還可以説明VR頭顯處理現實世界中的情況，例如識別使用者的朝向。

同時，微軟已經為其Hololens AR眼鏡打造了專門的處理器，以便設備隨時精確捕捉動作。這也是計算任務從CPU轉移到其他處理器的其中一個例子。

結論是什麼？像Kosslyn和Thompson這樣的開發人員對於如何構建他們的軟體必然有不同意見，但這只是變化的其中一個表現。這也意味著全球晶片市場的另一個轉變——更進一步轉向GPU和其他替代處理器。而且最值得注意的是，這意味著VR將變得非常不同，不同于以前程式設計人員將大部分任務保留在CPU上的時候，也就是說，VR會變得更好，更快。

該公司製造用來感知周圍環境的專用晶片，如機器人和無人駕駛汽車等設備。Soqui表示，Movidius晶片還可以説明VR頭顯處理現實世界中的情況，例如識別使用者的朝向。

同時，微軟已經為其Hololens AR眼鏡打造了專門的處理器，以便設備隨時精確捕捉動作。這也是計算任務從CPU轉移到其他處理器的其中一個例子。

結論是什麼？像Kosslyn和Thompson這樣的開發人員對於如何構建他們的軟體必然有不同意見，但這只是變化的其中一個表現。這也意味著全球晶片市場的另一個轉變——更進一步轉向GPU和其他替代處理器。而且最值得注意的是，這意味著VR將變得非常不同，不同于以前程式設計人員將大部分任務保留在CPU上的時候，也就是說，VR會變得更好，更快。