发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　说起来CPU与GPU的恩怨已经由来已久，归根结底还是因为“3D”这个玩意儿。自从电脑出现直到上个世纪90年代为止，显示器上的画面都是2D的，无论是一个汉字还是一张图片。如果屏幕上需要显示什么东西，CPU就会对GPU（姑且这么说，GPU概念的真正成型是在GeForce2时代）发令说：“在横50纵100的位置画个点”，GPU就会屁颠儿屁颠儿地跑去画。若是“从横50纵100到纵120画条线”，GPU就会画上20个点组成一条线，大家各司其职，相安无事。

　　但是自从有些人希望能在电脑上看到接近真实的虚拟空间开始(比如3D游戏)，CPU和GPU之间的关系就出现了变化。CPU接到的指令是“在屏幕某个地方画个正方体”，但它不能就这样传达给GPU，因为只能处理2D图形的GPU不明白什么叫做“正方体”。这时CPU就只好给GPU解释，屏幕什么地方画几条线，然后把几条线之间填满颜色。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　长此以往，CPU整天疲于奔命地解释什么叫正方体什么叫长方体，抽不出时间来干本职工作(这也是当年没有3D加速卡时，用CPU软加速会导致游戏画面严重拖慢的原因)，相当于分担了GPU的大部分工作，于是显示卡厂商们决定给GPU加上3D处理能力。加上了3D处理能力的GPU如虎添翼，处理能力甚至比CPU还要强，很多时候都是在等着CPU给下达指令才能继续工作。可是还有一部分老型号的显卡不支持3D处理，当年3dfx公司就推出了Voodoo系列加速卡。这就相当于给不知道什么叫正方体的GPU配了个秘书，专门配合GPU来做3D方面的工作。这时候如果屏幕上需要出现一个正方体，那么CPU只要把这个指令原封不动地告诉GPU或是GPU的秘书就可以了，怎么画这个正方体就让他们自己去想办法解决。从这时开始，CPU只要处理的是屏幕上什么地方该出现什么样的东西，以及这些东西之间是怎么相互影响的。比如FPS游戏中向敌人开枪，CPU就要判断枪口是否瞄准了敌人？瞄准的是什么部位？玩家用的是什么枪？会造成多大伤害？之类的问题。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　时间又向后推移了几年，当CPU和GPU都空前强大的时候，他们彼此都在想：这样互相配合工作太麻烦了，干脆一人都包了吧。于是Intel开始推出集成显示核心的芯片组，AMD则在收购了ATI之后妄图推出CPU/GPU一体化的处理器。这就好比有一份抄写工作，以前效率最好的做法是一个人念，另一个人写，要比独自一人看一眼原稿再抄一句话快得多。但是后来电脑和汉字输入法出现了，我们甚至连屏幕都很少看。这时一个人的工作效率甚至比以前两个人合作还要高。

　　如果说当年的3D软加速是CPU干了GPU的活儿，06，07年那会那物理加速卡的出现就是GPU抢了CPU的饭碗。原因是现在游戏场景里面的物体越来越多，一发火箭弹引发的爆炸，会给CPU带来许多“各种物体的碎片是如何在空中飞舞，会打中场景里哪些敌人和玩家的哪些部位，以及会造成什么样的伤害”之类的工作。物理加速卡就是专门负责解决这些工作的，而它本身的处理芯片，其实就是GPU。

　　随着这两年GPU性能的大举提升，越来越多的相关运算已经转移给了GPU处理，3D图形处理，视频编码加速等，现在甚至像一些线性的数据库处理、压缩等等工作都可以交给GPU处理，反倒是对于处理器的性能，现在似乎很少有特别注明要求的。于是乎，前一段时间NVIDIA开始大肆宣传CPU大势已去什么什么的，而Intel则反击说，我们将CPU中集成GPU，独立的GPU即将消亡，从而引发了一场相当大的争论。而卖场中的一些商家也趁机吆喝，“计算机的性能GPU说了算”，还有一些花花绿绿的图表，用来当作升级GPU比CPU有用得多等等“铁证”。

　　说起来CPU与GPU的恩怨已经由来已久，归根结底还是因为“3D”这个玩意儿。自从电脑出现直到上个世纪90年代为止，显示器上的画面都是2D的，无论是一个汉字还是一张图片。如果屏幕上需要显示什么东西，CPU就会对GPU（姑且这么说，GPU概念的真正成型是在GeForce2时代）发令说：“在横50纵100的位置画个点”，GPU就会屁颠儿屁颠儿地跑去画。若是“从横50纵100到纵120画条线”，GPU就会画上20个点组成一条线，大家各司其职，相安无事。

　　但是自从有些人希望能在电脑上看到接近真实的虚拟空间开始(比如3D游戏)，CPU和GPU之间的关系就出现了变化。CPU接到的指令是“在屏幕某个地方画个正方体”，但它不能就这样传达给GPU，因为只能处理2D图形的GPU不明白什么叫做“正方体”。这时CPU就只好给GPU解释，屏幕什么地方画几条线，然后把几条线之间填满颜色。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　长此以往，CPU整天疲于奔命地解释什么叫正方体什么叫长方体，抽不出时间来干本职工作(这也是当年没有3D加速卡时，用CPU软加速会导致游戏画面严重拖慢的原因)，相当于分担了GPU的大部分工作，于是显示卡厂商们决定给GPU加上3D处理能力。加上了3D处理能力的GPU如虎添翼，处理能力甚至比CPU还要强，很多时候都是在等着CPU给下达指令才能继续工作。可是还有一部分老型号的显卡不支持3D处理，当年3dfx公司就推出了Voodoo系列加速卡。这就相当于给不知道什么叫正方体的GPU配了个秘书，专门配合GPU来做3D方面的工作。这时候如果屏幕上需要出现一个正方体，那么CPU只要把这个指令原封不动地告诉GPU或是GPU的秘书就可以了，怎么画这个正方体就让他们自己去想办法解决。从这时开始，CPU只要处理的是屏幕上什么地方该出现什么样的东西，以及这些东西之间是怎么相互影响的。比如FPS游戏中向敌人开枪，CPU就要判断枪口是否瞄准了敌人？瞄准的是什么部位？玩家用的是什么枪？会造成多大伤害？之类的问题。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　时间又向后推移了几年，当CPU和GPU都空前强大的时候，他们彼此都在想：这样互相配合工作太麻烦了，干脆一人都包了吧。于是Intel开始推出集成显示核心的芯片组，AMD则在收购了ATI之后妄图推出CPU/GPU一体化的处理器。这就好比有一份抄写工作，以前效率最好的做法是一个人念，另一个人写，要比独自一人看一眼原稿再抄一句话快得多。但是后来电脑和汉字输入法出现了，我们甚至连屏幕都很少看。这时一个人的工作效率甚至比以前两个人合作还要高。

　　如果说当年的3D软加速是CPU干了GPU的活儿，06，07年那会那物理加速卡的出现就是GPU抢了CPU的饭碗。原因是现在游戏场景里面的物体越来越多，一发火箭弹引发的爆炸，会给CPU带来许多“各种物体的碎片是如何在空中飞舞，会打中场景里哪些敌人和玩家的哪些部位，以及会造成什么样的伤害”之类的工作。物理加速卡就是专门负责解决这些工作的，而它本身的处理芯片，其实就是GPU。

　　随着这两年GPU性能的大举提升，越来越多的相关运算已经转移给了GPU处理，3D图形处理，视频编码加速等，现在甚至像一些线性的数据库处理、压缩等等工作都可以交给GPU处理，反倒是对于处理器的性能，现在似乎很少有特别注明要求的。于是乎，前一段时间NVIDIA开始大肆宣传CPU大势已去什么什么的，而Intel则反击说，我们将CPU中集成GPU，独立的GPU即将消亡，从而引发了一场相当大的争论。而卖场中的一些商家也趁机吆喝，“计算机的性能GPU说了算”，还有一些花花绿绿的图表，用来当作升级GPU比CPU有用得多等等“铁证”。

　　那么究竟决定一台电脑性能的关键是什么呢？

　　这要先从之前作出CPU大势已去的说法的nVIDIA亚太区高级市场总监莊海鸥说起，莊海鸥认为，个人电脑未来将向视觉发展，以视觉体验为最终目的。 “一种是向3D发展，一种是向高清发展。3D和高清是整个计算行业发展的趋势。”

(图) 画面渲染是GPU最擅长的工作

　　这种说法其实也没错，毕竟电脑与人类交互的界面就是以视觉为主，很大程度上来说支撑厂商提升电脑性能的动力就是提供更出色的视觉体验，而传说的VR技术之所以还不能投入实用，很大程度上就是因为无法制造一个足够水准的视觉系统，现有技术提只能提供很粗糙的视觉效果，而且还要使用很笨重的设备。

　　与此我们可以得到结论，GPU其实是一台电脑中非常重要的部分。

　　在3D处理中，每一个场景的构筑都需要GPU极大的工作量，屏幕上每一个景物都是由显卡根据图形透视原理，通过多个三角形的组合形成的，显卡既要保证近大远小的透视效果，还要根据第一视角的位置实现遮挡效果，这里自然对GPU的性能有着很大的需求。

　　那么一款拥有性能强大的GPU的显卡能做什么呢，对于大多数普通用户来说，基本上除了玩游戏以外就没什么用处了，高端显卡不但能提供流畅的游戏速度，而且可以开启所有特效及增强技术，让游戏画面趋于完美。

　　因此可以说游戏是普通用户能接触到的GPU最强势的地方。

　　那么CPU这时候在做什么呢？CPU在负责处理磁盘与内存之间的数据交换，告诉GPU你该在什么地方生成什么场景，以及游戏的AI处理和物理效果算。玩过《孤岛危机》《失落星球》等朋友就会发现，即使你有最强悍的GPU，但是如果没有CPU的支持...，有什么结果大家心里都清楚。

　　在游戏中，GPU主要负责图像处理工作，但是CPU的作用也同样不容忽视。在不同的应用领域里面CPU和GPU都担任着非常重要的角色。对于一台完整的计算机来说无论是CPU还是GPU，两者都是密不可分不可缺少的。两者并非单一的谁更重要的关系而是缺一不可。

　　CPU作为整个系统的中枢神经也有极为重要的地位。CPU在3D游戏中所起的作用就是对三维场景进行设计，显卡生成的每一个点都是由CPU规定。此外，CPU还要负责诸如游戏数据处理等工作，负担丝毫不亚于显卡。需要注意的是，如今的显卡GPU已经具备了相当的处理能力，可以有效减轻CPU的负担。然而，从另一个角度来看，CPU又可以模拟GPU的操作，使两者之间形成互补。

　　先不说显卡处理的很多数据来源于CPU的预处理，例如材质贴图的解压等等（很多游戏加载时花的时间实际是游戏数据的预处理，例如游戏关卡模型的建立、材质贴图的预处理、游戏媒体流的预处理。另外，即便在游戏进行中，CPU仍需要处理大量的此类数据）。还有现代游戏里面至关重要的物理模拟和人工智能就更不是GPU的专长了。

　　物理模拟的真实成度充分体现了新型游戏的特点，就是体检投入感。充分的物理模拟需要大量的CPU计算，大家可以看看以下截图中，有CPU参与的物理演算和没有物理演算的场景差异，你会体会到物理模拟真的非常重要。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　有人说GPU也可以物理运算。是，这没错，不过GPU的物理演算基本上叫做附线物理效果，你看到的更多是类似于DX10和DX9区别一样的外在效果，而实际上在游戏的物理场景模型上并没有真正实现，是不是有点糊涂，举个例子，如果在支持物理效果的游戏中，一方有GPU物理模拟，而一方没有，那么我们的物理世界处理不同步，那么没有物理运算的一方可能经常很郁闷。例如，我把墙打破了，我的世界重构了，墙上有一个洞我能看到你，但是你的来不及处理物理演算，不能重构新的场景，所以可能我可以看见你，但是你看不见我，我肯定容易取胜了。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　而CPU进行的物理演算叫做主线物理效果，因为大家都有CPU，就可以进行同样的物理模型重构，当然CPU的性能要好，低端的CPU难担此重任。那有没有可能GPU物理模拟CPU的物理效果呢，这个貌似很难实现，因为它不是CPU，运行游戏的主宰是CPU而不是显卡(GPU)，单独开发一个能支持的系统成本似乎又不是那么划算，所以让CPU实现更让人放心。

　　至于人工智能（AI）则只有CPU可以实现，强大人工智能可以让你每次游戏时都会有不同的体验。强大CPU提供更强的处理能力，所以电脑NPC就可以根据你的动作作出更多的反应，表现出来结果就是NPC们会躲得很好，甚至可以设计陷阱来对付你。

　　如果您只是玩魔兽世界这样的网游或者一些经典的老游戏，CPU也是很重要的，因为很多人都在使用外挂、双开、多开，而游戏中的角色反应灵敏、弹着点等等，这又是CPU的工作了。因为GPU只处理实际显示出的场景，无论双开、多开还是用外挂挂机其实没有区别。CPU则需要计算处理各种情况，并且最初相应的反应，一颗高性能CPU带来的优势是不言而喻的。而所谓反应灵敏度、着弹精度等等都是CPU在处理人机交互数据，CPU快了则灵敏，CPU慢了则拖沓。

　　游戏部分的讨论暂时到此，下面我们再来一起看看在高清视频以及其他应用时CPU与GPU的关系。

　　高清视频播放：

　　如果您是高清烧友，非硬解压不看，那也不需要很贵的显卡，399及以下的显卡就可以了，甚至集成的也能满足。例如Intel的G45、AMD的780G、NV的MCP78和MCP7A这些已经或者很快就推出的产品都可以实现MPEG2、AVC、VC-1的硬解压，Intel G45还支持蓝光认证呢。但是CPU就不重要了吗，X.264、Xvid、Divx、RMVB的DVDrip或者HDrip就离得开好CPU吗？当然不能。另外，很多很好的视频播放的后处理功能也离不开CPU，至少需要像酷睿2双核E4500以上的CPU吧。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　如果您是普通的高清爱好者，建议您用CPU软解，配置一个Intel最新的45nm的酷睿2双核E7200就齐了。为什么？因为硬解压的设置非常麻烦，不是新手能随便玩转的，而且播放软件也是大问题，因为不是所有软件都支持的。折腾电脑对于大多数普通玩家来说都是一件很痛苦的事情。

　　3D图形设计：

　　如果您是位计算机图像的“艺术家”，看到计算机画出的具有现实三维光照效果的逼真美丽画面，可能非常认可GPU的重要性。可事实是，最后出的那幅图或者最终的视频——运用光线追踪技术创作的影视视频，是CPU的杰作。只有您看到的预览的粗糙画面是GPU的工作。因为GPU的优势是实时渲染，而CPU的优势是高精细度处理。当然，GPU很重要，没一块千把块的专业图卡，想在大屏幕上顺利的拖拽，缩放也很难。但是如果想要做高精度的渲染，没一台四核心双CPU的至强工作站支持，完成这样的工作一晚上算是快的，十天半月也是常有的。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　如果您说GPU也可以进行后期渲染，是确实可以，不过这个是最近才刚刚实现的，前两天蓝宝刚刚发布了强大GPGPU，NVIDIA也有类似的CUDA产品，可以进行辅助进行高速并行运算，但相对应的需要升级软件，开源与盗版暂时别想不可能支持，另外您原来的专业图卡也可以扔了，必须要买那块新的GPGPU，这可是一大笔钱啊。

　　其他应用：

　　对于大多数普通用户的日常操作来说，CPU的重要性就不用说了，操作系统、系统软件、主流游戏等林林总总的各种软件都要CPU来运行。多核心CPU让你同时开N个窗口，在各个应用程序间迅速切换，图片处理快捷，多媒体娱乐等等。总之，用户电脑的整体效率的高低都取决于CPU，而不是显卡。GPU可以处理视频了，又是技术上可行，实际不行的问题。因为，目前只有不到20%的显卡具备这种API接口，而100%的CPU都可以做。另外，使用GPU的这种陌生API的程序员则更是少之又少。

　　说了这么多倒不是其实不是把GPU一下子给否定了。实际上，就目前3D游戏的应用，CPU和GPU应该都是PC中不可以缺少的。就像现在你不能想象没有声音的PC一样，图像处理也是PC不能缺少的。

　　GPU与CPU应该是相辅相成，在运行游戏软件时，CPU担负着所有相关数据的处理，并将自己不擅长的3D图形生成和渲染工作分派给GPU执行，由于目前许多新游戏带来的数据处理工作量非常大，所以CPU这位“经理”的办事能力如果不济的话，那么GPU这个“助理”再能干，也会受到拖累。因此，希望在最新游戏中获得至爽体验的消费者，应该为自己的电脑同时配备高端的显卡和CPU。此外，消费者还应该意识到，今后的游戏软件将会越来越倚重高性能CPU，目前已经有一些新游戏为给玩家带来更逼真的体验，导入了物理模拟技术和先进的人工智能设计，而与之相关的运算任务则是由CPU，而不是显卡来承担。未来1-2年内，一项可让3D画面更加栩栩如生的光线追踪技术就将用于游戏，而它也需要依赖性能强悍的CPU的支持。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　与在游戏应用中的遭遇相似，对于今天的高清视频播放应用而言，重显卡轻CPU的电脑配置也是不合理的。不可否认的是，在数年前高清视频刚刚开始流行时，由于对其优化不足，当时的CPU中就算比较高端的型号在对其解压时也会出现占用率过高、一旦开启其他大型软件就可能让其播放“卡壳”的现象，使得消费者们不得不购买支持高清视频硬解压功能的显卡以解决这一问题。但如今，随着CPU全面转向多核、实现性能大幅提升后，进行高清视频的软解压就已算不得什么挑战，以Intel为例，它旗下最低端的赛扬对此都可以轻松应付，就更不用提采用了45纳米制造工艺，性能更强并增添了高清视频编解码指令的新一代双核和四核酷睿2了。

　　还有既然提到了Intel，那就不能不说一下Intel在09年将会推出的独立显示显示（GPU）核心——Larrabee。这是一款很夸张的产品，采用可编程多核心架构，采用顺序执行架构（CPU为乱序执行核架构），并使用经过调整的x86指令集，其实质上就是用45nm工艺制造并改进的集成了32颗第一代奔腾处理核心的GPU。由于内部架构与处理器相似，所以Larrabee将能很大程度上分担处理器负担，而且在相关软件的开发上也将会是相当简单的。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　通过对游戏和高清视频中CPU及GPU各自作用的分析，相信消费者已经明白了重GPU、轻CPU的不可取处。然而，跳出这两种应用，CPU作为整个电脑“核芯“的作用就更加突出了。因为毕竟并不是所有的消费者买电脑都只是为了玩游戏和看高清，他们还会利用它来办公、上网、与亲友联络，进行数码照片、视频、音频的编辑、格式转换等。对于这些丰富多彩的应用来说，显卡或GPU几乎没有任何特别的作用，而CPU的强劲动力，即是它们提升效率和改善用户体验的源泉。

　　那么对于我们广大的普通用户来说，我们究竟该如何搭配CPU与GPU呢？

　　就像前面说过的，游戏才是普通玩家最需要强大性能的地方，而CPU与GPU的关系就像木桶原理，你最短的那个板决定了你能盛多少水，如果大家仔细对比一些网络上的测试报告就会发现，实际上显卡确实确实是影响游戏性能最大的因素，但是对于CPU来说怎么才够用就很难说了。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　之所以最近NVIDIA与Intel的口水战再起，仔细分析起来，无论是Intel还是NVIDIA的观点都是为捍卫自己的地位而发，多少有失偏颇。CPU决定整体性能的时代成就了Intel的霸业，让众多厂商唯Intel马首是瞻。而近十年的GPU高速发展史使得越来越多的工作可以通过GPU完成，一方面降低了CPU的负载，另一方面也使GPU的地位得到提升，成就了NVIDIA与ATI两家厂商。此次争论的产生，正是因为双方各有短板，唯恐在消费者与产业链眼中沦为“次要角色”所以才爆发的，而我们普通玩家所要做的就是不偏不向，两手抓两手都要硬。

　　目前高频双核处理器更适合玩游戏

　　从相关的评测来看，四核心处理器相对与双核心处理器来说，其实并不能带来足够的游戏性能提升，并且现在只有少量游戏支持多核心，并且相关优化都做得不够好，在游戏运行过程中经常出现一个核心忙得要死，另外一个无所事事的情况。因此从费效比来说还是双核心更适合。至于那些不支持双核心的游戏，选择一款主频更高的处理器是一个好办法，或者干脆对CPU进行超频。不过这里需要注意的是，虽然可以通过超频来提升处理器的性能，但是像E2XX0这类的低端处理器优于L2缓存过小所以在游戏中的实际表现也不可能比E5200、E7200这类中端产品更出色，特别是那些有大量物理运算以及对AI要求比较高的游戏。

　　对于高端玩家来说四核CPU中，千元价位的Q6600和Q8200性价比确实很高，但如果您主要目的是玩游戏那就可以忽视四核，还不如选择E8200/E8400，6M二级缓存和高外频拥有最高执行效率，可以将游戏性能发挥到最佳。这些处理器可以很好的与高端显卡搭配HD4870X2与GTX280。

　　中端玩家选择E7200这个级别的产品则是比较适合的，E7200适合超频，可以很轻易的得到更高的单核心性能，并且即使是搭配HD4850/70或是GTX260等级别的高端显卡也不会轻易出现瓶颈。

(图) 发挥最佳效能 CPU与GPU如何最佳搭配

　　低端与入门级用户的搭配则比较简单，有条件的可以上E5200，基本可以通吃千元内的中端显卡，或者是干脆选择E2XX0，经过超频后也能有不错的表现。

　　AMD平台这边，由于AMD的单核心效率不如酷睿2，超频能力也无法同Intel45nm处理器相比，虽然A64X2及PhenomX3的性价比都很高，而且3核心处理器在负载平衡方面实在也是别扭的很（分配计算与负载平衡都是以偶数来划分的），因此不建议纯粹的游戏玩家选择。