芬兰初创公司Flow Computing近日宣布了一项革命性的技术突破——并行处理单元（PPU），这一创新技术有望将任何CPU架构的性能提升高达100倍，预示着“CPU 2.0”时代的到来。
PPU是一种可集成到现有或未来CPU设计中的IP模块，不仅提供了革命性的加速能力，还能无缝融入基于冯·诺依曼架构的标准计算机设计中。更重要的是，PPU的引入消除了在高性能应用程序中依赖昂贵GPU进行加速的需要。
Flow Computing的PPU技术具备三大核心优势。首先，它能够将CPU性能提升100倍，同时保持与传统软件和应用程序的完全向后兼容性。其次，PPU能够在不改变原始应用程序的情况下，将传统软件和应用程序的速度提高2倍。最后，PPU的参数化设计允许广泛的定制，以满足不同用例的特定需求。
PPU之所以能够实现如此显著的性能提升，关键在于它解决了CPU在延迟、同步和虚拟级并行性方面的挑战。通过延迟隐藏、同步优化和虚拟ILP/LLP等技术，PPU显著提高了CPU的执行效率。此外，PPU还能够自动识别代码的并行部分，并在PPU内核中执行这些部分，从而实现现有代码运行速度的提升。
Flow Computing已经与全球主要半导体供应商进行了初步讨论，并计划于2024年下半年分享更多关于PPU技术的细节。同时，该公司也刚刚获得了400万欧元的种子轮融资，以支持PPU技术的进一步开发和商业化。
黄仁勋：CPU提升已跟不上时代
NVIDIA创始人兼CEO黄仁勋在台湾大学综合体育馆发表现场主题演讲，黄仁勋演讲中表示，计算机行业在中央处理器（CPU）上运行的引擎，其性能扩展速度已经大大降低。然而，我们必须做的计算量，仍然在以指数级的速度翻倍。
在黄仁勋看来，如果我们需要处理的数据继续呈指数级增长，但处理的性能却没有提升，我们将经历计算膨胀和计算成本的提升。他指出，有一种更好的方法增强计算机的处理性能，那便是通过计算机增强CPU提供加速工作，通过专用处理器做得更好。
“现在，随着CPU扩展速度放缓，最终基本停止，我们应该加快让每一个处理密集型应用程序都得到加速，每个数据中心也肯定会得到加速，加速计算是非常明智的，这是很普通的常识。”黄仁勋表示。
他指出，计算机图形学是一门完全可以并行操作的学科。计算机图形学、图像处理、物理模拟、组合优化、图形处理、数据库处理，以及深度学习中非常著名的线性代数，许多类型的算法都非常适合通过并行处理来加速。因此，英伟达通过为CPU添加专用的辅助处理器，来实现了对于密集型应用程序的加速。
GPU 能不能取代CPU
CPU主要用于处理各种通用计算任务，如浏览器的运行、文字处理、编程等。CPU在处理这些任务时需要进行复杂的逻辑运算和控制，需要高速缓存和快速内存访问来支持，以保证计算机能够快速响应和高效运行。
相比之下，GPU则专门用于图形渲染和图像处理。GPU内部有大量的处理单元（CUDA核心），可以同时处理大量的图形数据。这使得GPU可以在处理大规模、高分辨率的图像和视频时具有优势，并且可以同时支持多个显示器。
GPU的架构设计使得它能够进行高效的并行处理，同时也拥有更高的能效比。这使得GPU在处理大规模数据、机器学习、科学计算等方面有着广泛的应用。特别是在人工智能领域，GPU已经成为了训练深度学习模型的主流选择，可以大幅提高训练速度和效率。
虽然GPU可以进行一些通用计算任务，但它并不能像CPU那样具有广泛的通用计算能力。因此，GPU无法完全代替CPU。但是，随着GPU架构和软件技术的不断发展，它在处理特定任务方面的性能和效率将会不断提升，未来仍然有望取代一部分CPU的功能。
CPU性能提升方向
近年来，芯片技术不断突破传统硅基材料的限制，探索出硅锗、III-V族化合物、二维材料（如石墨烯、黑磷）等新型半导体材料。这些新材料具有更高的电子迁移率和更低的功耗，为CPU性能的提升提供了有力支撑。同时，量子计算与通信的兴起也为CPU性能的飞跃式发展提供了新的可能。量子芯片利用量子比特进行信息处理，具有潜在的超越传统计算机的能力，为CPU性能的进一步提升打开了新的大门。
在芯片技术创新的大背景下，各大厂商纷纷推出具有突破性的CPU产品。以英特尔为例，其发布的第五代至强可扩展处理器，在性能、能效和AI推理能力等方面均实现了显著提升。相比上代产品，新一代至强处理器平均性能提升了21%，能效提升了36%，AI推理性能提升了42%，总拥有成本降低了77%。这一突破性的成果不仅展示了英特尔在芯片技术领域的深厚实力，也预示着未来计算将更加高效、智能和绿色。
此外，专门为AI应用设计的芯片，如GPU、FPGA和ASIC，也为CPU性能的提升提供了新的途径。这些芯片能够高效地处理深度学习和机器学习算法，加速AI模型的训练和推理，使得CPU在应对复杂计算任务时更加游刃有余。同时，随着物联网和移动设备的普及，对芯片的能源效率要求也越来越高。新一代芯片采用先进的节能技术，如动态电压和频率调整（DVFS），以延长电池寿命，为移动计算和物联网应用提供了强有力的支持。
未来，随着芯片技术的不断创新和发展，CPU性能将进一步提升，为我们带来更加高效、智能和绿色的计算体验。我们可以预见，在未来的计算领域中，CPU将扮演更加重要的角色，为人工智能、云计算、大数据等前沿技术的发展提供强有力的支持。同时，随着量子计算技术的不断成熟，CPU的性能也将实现质的飞跃，为科学研究和工程应用带来前所未有的突破。
