各大處理器廠商結(jié)盟HSA，“CPU+”時(shí)代呼之欲出

AlphaGo 打敗李世石讓人類重新認(rèn)識(shí)了人工智能的強(qiáng)大，隨著人工智能等高端技術(shù)的不斷向前演進(jìn)，CPU 在各種處理器計(jì)算中的比例已經(jīng)急劇下降，而并行計(jì)算的工作量已經(jīng)占據(jù)了整個(gè)計(jì)算開銷的 80%甚至更高。因此，必然要求 CPU 與更擅長并行計(jì)算的 GPU、DSP、FPGA、ASIC 等各種處理器的深度融合。異構(gòu)計(jì)算是當(dāng)前全球范圍內(nèi)處理器發(fā)展的必然趨勢，“CPU+”時(shí)代已經(jīng)呼之欲出。

“CPU+”異構(gòu)構(gòu)架中的 GPU、FPGA、DSP 等處理器，通常采用自己編程語言，因此架構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，工作效率低下，為了解決這種問題，多家 IP 廠商及研究機(jī)構(gòu)提出了 HSA（異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)）規(guī)范，旨在開發(fā)高效的異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)，幫助設(shè)計(jì)和開發(fā)者加速設(shè)計(jì)和編程過程。HSA 技術(shù)會(huì)讓系統(tǒng)在為不同的任務(wù)選擇適合的處理器時(shí)變得更容易。一旦采用緩存一致性的共享虛擬內(nèi)存技術(shù)，HSA 系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)空間的高帶寬共享訪問，提高系統(tǒng)的計(jì)算性能，同時(shí)降低功耗。?

最近召開的第一次全球異構(gòu)計(jì)算 HSA 峰會(huì)上，除華夏芯、AMD、聯(lián)發(fā)科技、Imagination、LG 等 HSA 的成員單位外，還吸引了海內(nèi)外數(shù)十家在處理器相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈最具影響力的 IP 供應(yīng)商、處理器設(shè)計(jì)公司、工具供應(yīng)商、軟件及操作系統(tǒng)公司、以及大學(xué)和科研院所、投資機(jī)構(gòu)等，共同就 HSA 專題展開了討論，涵蓋了 HSA 的不同應(yīng)用領(lǐng)域：如人工智能、深度學(xué)習(xí)、軟件無線電、物聯(lián)網(wǎng)等。

為什么推進(jìn)異構(gòu)架構(gòu)？
設(shè)計(jì)人員不斷推動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中更大程度的整合。雖然這使得他們?cè)O(shè)計(jì)更加復(fù)雜，但整合所帶來的好處確實(shí)超出了這些挑戰(zhàn)：比如用更少的設(shè)備實(shí)現(xiàn)更快更低成本的系統(tǒng)。一份 HSA 的調(diào)查指出，成員們選擇異構(gòu)系統(tǒng)的首要原因包括：高性能，低功耗；統(tǒng)一的軟件架構(gòu)適用于異構(gòu)編程；改進(jìn)的 SoC 設(shè)計(jì)流程；良好的互操作性以兼容不同 IP 供應(yīng)商的模塊。

Imagination 副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理劉國軍指出，“新的應(yīng)用對(duì)高性能、高效運(yùn)算的要求越來越高，像蘋果里面有 CPU、GPU 和 DSP，而且要求越來越高。下一步的深度學(xué)習(xí)，在運(yùn)算量很大的時(shí)候，會(huì)有很多限制。也就是在高性能運(yùn)算同時(shí)又要求功耗低的情況下，它要完成的任務(wù)需要各種架構(gòu)的處理器一起工作。這些處理器放在一起，怎樣做到既能滿足低功耗又能規(guī)模精簡？第一，做成專用芯片，滿足低功耗但是靈活性降低；第二，多種處理器放在一起，靈活性高，但是整合的資源要用很多。要解決這種矛盾就需要一個(gè)新的框架，來使不同架構(gòu)的處理器放在一起實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)算，HSA 應(yīng)運(yùn)而生?！?/p>

華夏芯董事長李科奕解釋，“CPU+時(shí)代的來臨，背后有著強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力：那就是更強(qiáng)大的計(jì)算，更低的功耗，更方便的集成，開發(fā)團(tuán)隊(duì)更小，以及產(chǎn)品更快速進(jìn)入市場。這不是某一項(xiàng)技術(shù)所能解決的，而是需要一整套從軟件到硬件的標(biāo)準(zhǔn)。這正是 HSA 的目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要 IP 供應(yīng)商、OEM 制造商、學(xué)術(shù)組織、SoC 廠商、操作系統(tǒng)供應(yīng)商和軟件供應(yīng)商共同努力?！?/p>

HSA目前進(jìn)展如何？
看到了 HSA 的優(yōu)勢，那么我們更想了解目前的推進(jìn)情況。

劉國軍介紹，“Imagination 是 HSA 的發(fā)起者之一，也是最主要的開發(fā)者之一。如何發(fā)揮在異構(gòu)計(jì)算里面的功能？例如我們的 CPU 和 GPU，現(xiàn)在要做一個(gè)虛擬化的功能，這個(gè)虛擬化有兩個(gè)作用：一，實(shí)際上它提供了異構(gòu)整合的方便性；二，它給下一代的安全方面提供了很好的平臺(tái)。我們的目標(biāo)是要把我們的 IP 今后做成一個(gè) HSA IP，也就是它能夠跟其他廠家的 IP 能夠整合在一起，形成異構(gòu)的計(jì)算平臺(tái)，或者是計(jì)算框架?！?/p>

李科奕表示，“在我們加入 HSA 聯(lián)盟之初，就積極投入到相關(guān)技術(shù)的研究和開發(fā)中。在工具鏈方面，華夏芯開發(fā)的 GCC BRIG 已經(jīng)交付 GCC 組織，成為 HSA 的主要開源工具之一。特別需要指出的是，在這一次峰會(huì)上，華夏芯還將對(duì)外發(fā)布新一輪的開源軟件計(jì)劃，這就是商業(yè)價(jià)值極高的深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開源軟件計(jì)劃?！?/p>

“華夏芯提供 CPU+DSP+IVP“Unity”通用處理器和領(lǐng)域?qū)Ｓ锰幚砥鞯?IP 核產(chǎn)品（可深度定制）以及 SoC 芯片集成設(shè)計(jì)服務(wù)。公司的 IP 核具有顯著提升性能和降低功耗的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可以大大降低下游廠商的開發(fā)時(shí)間和成本，具有很強(qiáng)的市場競爭力。這次發(fā)布的 64 位高性能處理器 IP 核基于全自主核心技術(shù)，且符合 HSA 國際標(biāo)準(zhǔn)，主要面向移動(dòng)通信、機(jī)器視覺、人工智能、智能終端、消費(fèi)電子和物聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域?！?李科奕補(bǔ)充。

聯(lián)發(fā)科技高級(jí)技術(shù)總監(jiān)、軟件總架構(gòu)師 Roy Ju 博士介紹，“ 應(yīng)用 HSA 技術(shù)，聯(lián)發(fā)科技首創(chuàng)了十核三從集架構(gòu)，并將其應(yīng)用到高端芯片聯(lián)發(fā)科技曦力 X20 上，再輔以 CorePilot3.0 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高性能、低功耗和優(yōu)秀的用戶體驗(yàn)。聯(lián)發(fā)科技與其他伙伴公司積極合作，評(píng)估如何將 HSA 技術(shù)更好地嵌入到 SoC 中。HSA 技術(shù)能夠使 CPU 及其他運(yùn)算單元實(shí)現(xiàn)更高的性能和更低的功耗，得益于這些優(yōu)勢，我們正在將 HSA 技術(shù)拓展應(yīng)用到更多重要的應(yīng)用領(lǐng)域。目前 CPU 和 GPU 間的融合技術(shù)，已經(jīng)被應(yīng)用到我們的一些產(chǎn)品上。HSA 有大量的軟件和硬件特性，而且每一個(gè)都適用于不同的使用場景。聯(lián)發(fā)科技將依據(jù)市場和客戶需求，分階段地把一些 HSA 特性應(yīng)用到我們的 SoC 產(chǎn)品上。”

HSA 聯(lián)盟主席 John Glossner 介紹，“幾個(gè)月前，我們發(fā)布了異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu) HSA 1.1 規(guī)范，極大地提高了在異構(gòu)設(shè)計(jì)中整合開放或?qū)Ｓ?IP 模塊的能力。我們現(xiàn)在已經(jīng)可以看到一系列的 HSA 兼容解決方案進(jìn)入市場，峰會(huì)期間與會(huì)成員公司還將展示進(jìn)一步的技術(shù)細(xì)節(jié)和 HSA 兼容系統(tǒng)演示。在 HSA 聯(lián)盟里面，我們?yōu)榱吮ＷC HSA 平臺(tái)的兼容性、互操作性，成立了兼容性工作小組，他們的任務(wù)就是對(duì)于所有的會(huì)員單位、平臺(tái)單位的工作內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)證。他們所做的結(jié)果提交上來之后，工作小組就開始認(rèn)證流程，保證所有的兼容性?！?/p>

?HSA的發(fā)展難點(diǎn)在哪里？
任何一項(xiàng)技術(shù)發(fā)展都會(huì)遇到困難，我想 HSA 也不例外。

與會(huì)專家表示，“在異構(gòu)計(jì)算里面遇到兩難點(diǎn)：第一，像這種系統(tǒng)級(jí)的整合，特別是系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)硬件方面的整合，難點(diǎn)在于高端人才比較稀缺； 第二，這個(gè)領(lǐng)域需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同合作?！?/p>

華夏芯技術(shù)演示

基于 Imagination 方案的 VR 產(chǎn)品、藍(lán)牙音箱、攝像頭、智能手表

Imagination 的物聯(lián)網(wǎng)方案

聯(lián)發(fā)科的深度識(shí)別系統(tǒng)

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，謝絕轉(zhuǎn)載！