CPU和GPU真融合 APU異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)解析
可以看到，在硬件層面，HSA架構(gòu)當中的異構(gòu)統(tǒng)一內(nèi)存訪問是一項關(guān)鍵技術(shù)，因此有必要詳細介紹一下UMA：
一個真正的UMA系統(tǒng)中，所有的計算核心共享一個單一的內(nèi)存地址空間，而NUMA采用非統(tǒng)一內(nèi)存訪問的GPU計算系統(tǒng)，不同的地址需要額外的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)堆棧管理，頻繁的拷貝，同步和地址轉(zhuǎn)換增加了編程復(fù)雜性。HSA恢復(fù)GPU到統(tǒng)一內(nèi)存訪問，異構(gòu)計算取代GPU計算。
hUMA的主要特性：
1. 雙向的一致性，CPU和GPU任何一個處理單元做出的更新對其他的處理單元都是可見的。
2. GPU支持分頁內(nèi)存管理，GPU可以產(chǎn)生缺頁異常，不再受限于傳統(tǒng)的頁表鎖定內(nèi)存；
3. 系統(tǒng)整體內(nèi)存空間的全局管理，CPU和GPU進程可以從整個內(nèi)存空間中動態(tài)分配內(nèi)存。
以往的處理器都不支持hUMA架構(gòu)，此時數(shù)據(jù)需要在CPU和GPU之間復(fù)制，CPU先把數(shù)據(jù)從內(nèi)存復(fù)制到顯存中，等GPU完成計算之后，再從顯存中復(fù)制到內(nèi)存中。如此頻繁的轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)，會浪費不少處理器時間，導(dǎo)致處理器效能不高，同時占據(jù)了大量的系統(tǒng)總線帶寬。
未來處理器采用hUMA架構(gòu)之后，數(shù)據(jù)就無需復(fù)制了，CPU只需將指針傳遞到GPU，GPU處理完畢后，CPU就可以直接讀取結(jié)果，這樣將極大的提高處理器效能，并降低對總線帶寬的占用。
最后再來回顧一下hUMA架構(gòu)的特性：整體內(nèi)存空間訪問、分頁內(nèi)存、雙向一致性、GPU快速訪問系統(tǒng)內(nèi)存、動態(tài)內(nèi)存分配。值得一提的是，目前已經(jīng)上市的APU產(chǎn)品還不能支持hUMA架構(gòu)，AMD會在下半年發(fā)布的下一代APU產(chǎn)品中提供支持，屆時異構(gòu)計算的效能將會得到釋放。
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