10年后显卡将消亡? GRID架构及前景解析

　　在年前的《直达云端的阶梯？ Shield平台影响解析》中，我们已经见识了Project Shield即将为我们的游戏环境带来的各种转变。在NVIDIA规划的以PC以及其他移动互联设备为构成的家庭云体系中，Project Shield扮演了衔接移动端个人节点以及PC处理端，让各种移动设备同PC连接成云的重要作用。这幅“云图”给我们勾勒出了一副美好的应用前景，但同时也带来了一个新的问题——我想享受Project Shield+云计算带来的“马桶上畅玩Crysis3”全新游戏体验，真的必须要用一台强大的PC组建属于自己的家庭云么？

　　● NVIDIA云端的骨架

　　跟Project Shield一样，GRID的基本结构并不复杂，我们不仅熟悉而且甚至可以说是经常见到。GRID的基本结构就是一个由刀片服务器构成的机架，从单纯意义来讲它甚至可以说毫无新意可言。但当我们触及到GRID的细节之后，GRID就显得不那么“普通”了。

　　GRID的核心构筑在全新的硬件虚拟化技术——NVIDIA VGX Hypervisor 之上，与传统的刀片服务器不同，GRID的单运算节点由非CPU部分所组成。在每个节点也就是我们通俗理解的每个GRID的“刀片”内，NVIDIA都配置了用于直接处理任务的Tesla K10加速卡，或者我们可以干脆认为每一个节点内都被塞入了开放全部特性的GeForce GTX 690。之所以说是“开放了全部特性的GTX690”，是因为每个Tesla K10都可以以虚拟化硬件的形式同时处理8个并行的渲染任务请求，这让每一个节点都拥有了能够同时面对复数用户节点任务需求的能力。

　　除了Tesla K10以外，NVIDIA还为GRID准备了另一种概念性的节点解决方案，与2颗GK104芯片的Tesla K10不同，该方案由4颗更小规模的Kepler芯片组成单卡，每颗芯片仅包含1组SMX单元，这种规模让VGX成了更适合轻负载密集任务总数场合的解决方案。

　　无论更小的VGX还是Tesla K10，由它们构成的GRID都具有统一的特点，那就是以NVIDIA VGX Hypervisor 来完成GPU节点的硬件共享，以此直接面向游戏渲染任务请求提供处理能力，这同时也是GRID区别于普通服务器的最大不同。

与Tesla k10同出一脉——GeForce GTX 690解析

　　GRID的操作过程其实十分传统，节点（无论是智能手机还是平板，甚至可以是一台连上GRID的PC）在产生游戏图形渲染需求之后，只需要将任务通过无线或者有线网络上传到GRID中，直接交给其中的Tesla K10或者VGX进行渲染，在完成后在将结果通过网络传回节点本地，本地所需要的处理仅仅是将结果解码然后完成输出即可。除了游戏渲染任务，GRID还能以同样的步骤应对其他各种渲染类任务的节点请求。

　　与现有的本地处理模式，即产生渲染需求之后本地CPU将任务交给本地GPU进行渲染然后输出的方式相比，GRID将渲染工作从本地搬到了云端，这一变化不仅让任务处理过程变得更具性能功耗比，同时还大幅解放了本地设备的运算能力和能源消耗情况。在GRID覆盖的范围内，本地节点设备只需要保有能够尽快完成解码和输出操作的运算能力即可，其能源消耗也仅限于解码运算以及呈现过程等方面。

　　根据NVIDIA公布的数据，常见的家用机完成一帧画面的渲染需要100ms左右的周期，输出延迟则在66ms左右，而由CPU编码图像的云计算解决方案则需要在此基础上加入30ms的编码延迟，75ms的网络传输延迟以及15ms的本地解码延迟，因此完成一帧画面总共需要286ms。与前两者相比，GRID方案中的Tesla K10可以将渲染时间缩短至50ms，而其内置的编码硬件也可以让编码时间缩短至10ms，另外，合作伙伴Gaikai的专利技术还可以让使得网络传输延迟降至30ms，由于直接面向渲染任务，节点本地获得的结果完成度更高，解码只需5ms，显示仍然为66ms，整个渲染及输出总延迟已与家用机平台基本相当了。

　　基本上，我们完全可以把GRID看作是一个被集约化的显卡集团。用户节点的任务并没有发生变化，处理任务所需要的总运算量亦没有发生变化，它们只是把任务的处理过程从传统的CPU-GPU-屏幕变成了本地节点-GRID-屏幕。显而易见的是，达成这样结果，用户不仅无需再架设强大的本地硬件，节点本地所需要消耗的能耗以及对性能的需求比本地处理要低太多太多了。

　　● 云中之径

　　GRID带来的好处是显而易见的，尽管硬件虚拟化技术并不是什么全新的概念，但在GRID之前，我们确实没有任何可以直接使用的GPU硬件虚拟化应用。NVIDIA引入VGX Hypervisor的动作直接将游戏渲染从本地搬到了云端，这一步质变性的改变不仅意义重大，而且经历了一个曲折的过程。

GRID系统延迟情况

　　首先是准备构筑GRID最基本的条件，也就是提供能够达成NVIDIA VGX Hypervisor所需的GPU架构。硬件虚拟化对于CPU而言并非难事，但对于GPU而言却是一个全新的技术，它同时也是GPU完成通用计算任务的一个必要条件之一。NVIDIA在历经了Fermi和Kepler两代GPU架构之后，终于彻底完成了GPU硬件虚拟化的相关技术准备并让GPU架构完整的支持了该特性。

　　GRID的另一个出现过程是需求的创造。任何技术的出现和实用化都意味着存在未被满足的需求，云计算也不例外。其实云计算的相关需求一直都广泛存在着，任何人都渴望更加便捷而且不受空间位置约束的获得尽可能多的运算能力，进而满足包括娱乐以及生产生活在内的各方面需求，但这种需求已经被各种各样的干扰因素，包括所谓的无线网络带宽不足以及移动节点本地运算能力的不健康暴涨所掩盖。为了重新凸显这种需求，NVIDIA为我们带来了Project Shield。

Project Shield是否会被限制，关键看GRID的表现

　　作为一个移动智能游戏平台，同时也是个人移动娱乐节点的全新产品，Project Shield显然不会满足于只能在厕所和床上才能玩Crysis3这样的状态，这实际上等同于将Project Shield束缚在了PC的周围，将其变成了PC的附属品，并且割裂了云计算同个人移动节点之间的联系。但如果能够将Project Shield所在的家庭云进一步拓展出去，以更为宽广的局域云甚至广域云体系来覆盖和容纳Project Shield，结果就完全不同了。它不仅可以重新唤起人们对云计算的热情，同时还可以更正许多传统的对云计算需求认知的误区。所以，NVIDIA对于Project Shield家庭云属性的强调以及同期发布GRID就变成了顺理成章的事。

　　Project Shield能否成功，更大程度上其实取决于它与GRID的契合程度，两者的命运实际上是交织在一起的。Project Shield在面对传统掌机平台时所能体现出的最大优势，就在于其充分的云计算特征，这种特征的优势虽然已经通过家庭云的形式表现了出来，但肯定依旧不足以撼动传统掌机平台的地位。只有通过GRID将云游戏应用进一步铺开，让Project Shield真正变成可以在任何时间地点都能完成PC级游戏画面呈现工作的平台，Project Shield才能从与掌机的较量中真正的脱颖而出。如若不然，Project Shield的意义就只能被局限在“可以运行安卓平台游戏，同时充当PC的一个无线小显示器”这样的程度而已。而同样的，GRID能否从传统的云计算解决方案中脱颖而出，让公众及用户更加明确地体会到这种方案所带来的好处，也是要依赖Project Shield这个全新的呈现平台所产生的影响力，以及其对公众云计算认知的修正过程的。

　　为了推出GRID，NVIDIA创造了一个相辅相成且能够互相促进的应用体系，同时将这个体系很好的纳入到了包括GPU产品线在内的整个NVIDIA产品体系当中。这个体系能否成功，彼此的表现都非常重要。

　　● 决定命运的方向

　　GRID的深层次意义同Project Shield一样，都是富有开创性同时能够对业界产生充分震动的。如果GRID能够成功，不仅可以开创一种全新的云计算应用模式，即直接从云端完成的实时游戏图形渲染的“云游戏”模式，让Project Shield获得更好的施展空间，甚至还可以改变传统PC平台中显卡的命运——GRID并不是一个局限于无线移动节点的上层应用环境，有线网络和PC节点同样可以连接到GRID上并完成任务的非本地处理工作，无论游戏还是图形渲染工业，GRID都将改变这些原本同显卡息息相关的领域的面貌。

　　说直白一点——GRID如果能够成功，我们玩游戏或者完成其他图形渲染的过程完全可以在云端完成，在一个新的“购买付费云计算能力而非购买硬件在本地搭建运算能力”体系的影响下，传统的在本地为我们提供服务的显卡怎么可能会不因此而发生改变呢？

　　GRID代表了NVIDIA的巨大野心，它的背后是一个衔接了掌机/移动智能平台、传统PC硬件、通用计算体系以及软件体系的巨大网络。NVIDIA可以通过自身的GPU产品线、通用计算产品线以及SoC芯片来打造一套完全属于自己的生态系统。这套新的生态系统不仅完全处在NVIDIA的掌控中，同时还可以通过各种产品线同步进步和发展来彼此促进。

　　除此之外，GRID还将触角伸向了传统芯片供应商很少触及的网络底层，如果仅维持在局域有限网络接入，而非更广域的无线互联网/广域有线网络接入，GRID的命运将同“没有跟GRID的Project Shield”一样。所以可以想见，NVIDIA在不久的将来应该会开始向网络运营商层面的渗透，将GRID作为更广域的云计算结局方案进行推广。这种介入并不一定能确定获得成功，但肯定会给NVIDIA的未来带来更多的机会和更多样化的可能性。

　　Project Shield的未来、GPU及通用计算的未来、云的未来甚至是NVIDIA的未来……GRID在这样一个庞大的命运体系中扮演了极为重要的角色。它能否发挥应有的作用，在整个NVIDIA的发展体系中扮演正确的角色，甚至能否一扫人们对于云计算的错误认知以及当前移动智能平台硬件体系不健康到甚至是畸形的发展模式，这些问题就交由时间来为我们回答吧。

2013年CES电脑展中，NVIDIA展示两个新产品Shield和Grid，他们究竟是什么？难道就是简单的云服务设备？显然，答案是否定，本文作者为您详细分析Grid的机理、目的以及对行业的影响。看完本文也许你会有一种恍然大悟的感觉……