“CPU+”異構(gòu)計算時代，華夏芯通過HSA搶占高地

IP領(lǐng)域的黑馬

　　又一家本土處理器廠商——華夏芯脫穎而出!8月22-23日，“2016年全球異構(gòu)計算HSA峰會”在京舉辦。華夏芯(北京)通用處理器技術(shù)有限公司是本次峰會的主辦單位之一。與會者注意到，HSA(異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu))聯(lián)盟的主席John Glossner博士來自華夏芯，同時擔任其美國分部的首席執(zhí)行官。

　　現(xiàn)在計算領(lǐng)域的熱門技術(shù)之一是異構(gòu)計算，很多公司也正從做產(chǎn)品擴展到營造生態(tài)系統(tǒng)上。華夏芯抓住了技術(shù)和市場機遇，推出了融CPU、DSP和IVP(圖像和視頻處理器)等為一體的IP核。這匹黑馬從何而來，將如何進軍多核異構(gòu)計算領(lǐng)域?為此，《電子產(chǎn)品世界》在參加會議之余采訪了華夏芯首席執(zhí)行官李科奕先生。

主攻異構(gòu)多核處理器IP

　　華夏芯是異構(gòu)多核處理器IP核供應(yīng)商，擁有全套完整自主知識產(chǎn)權(quán)的指令集、微架構(gòu)和工具鏈，擁有多項基礎(chǔ)核心專利，基本形成知識產(chǎn)權(quán)保護門檻。公司在北京、美國等地設(shè)有研發(fā)中心。

從CPU到“CPU+”時代

　　華夏芯有個高起點——“CPU+”的多核異構(gòu)計算。李科奕先生指出，我們現(xiàn)在面臨的不僅僅是一項單一的技術(shù)，而是“CPU+”新時代的來臨。這個新時代需要更強大的計算能力，更加嚴苛的功耗要求，更加方便使用，開發(fā)團隊更小，產(chǎn)品進入市場時間更快。這是一個從應(yīng)用到軟件、硬件、標準的全方位改變。因此，必然要求CPU與更為擅長并行計算的GPU、DSP、FPGA、ASIC等各種計算單元的深度融合。異構(gòu)計算是當前國際處理器發(fā)展的必然趨勢，“CPU+”時代已經(jīng)呼之欲出。

　　對于“CPU+”，如果華夏芯單靠一己之力去打天下，恐怕很難成功。因此，需要借助HSA。HSA的定位是建立一個團結(jié)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的商業(yè)模式，用“CPU+”來取代現(xiàn)在的傳統(tǒng)的CPU集成。未來，隨著半導(dǎo)體工藝的進一步提升，基于這種模式的“CPU+”芯片將成為應(yīng)用廣泛的處理器平臺。

　　HSA標準的優(yōu)點在于，以高效的方式實現(xiàn)了CPU、GPU、DSP等計算單元之間的協(xié)同運算，從而大大提高了系統(tǒng)的處理性能并降低了功耗。而華夏芯在自主指令集與HSA標準銜接方面，具有更高的工作效率，從而使芯片能表現(xiàn)出更優(yōu)越的性能。

　　因此，基于華夏芯IP的處理器和SoC不論是計算能力，還是功耗，在應(yīng)用上都具有一定的優(yōu)勢，尤其適合深度學(xué)習(xí)、機器視覺、自動控制、無人駕駛、VR/AR等方面的各種應(yīng)用。

　　華夏芯提供CPU+DSP+IVP“Unity”通用處理器和領(lǐng)域?qū)Ｓ锰幚砥鞯腎P核產(chǎn)品、IP深度定制以及SoC芯片集成設(shè)計服務(wù)。

　　此次發(fā)布的64位CPU高性能處理器IP核基于華夏芯全自主核心技術(shù)，且符合HSA標準，與支持HSA廠商的軟硬件系統(tǒng)嚴格兼容。

HSA和其他計算架構(gòu)的互操作性

　　全球做異構(gòu)計算的主要有三大陣營，除了HSA，還有英特爾和IBM POWER都實力強大。三者的關(guān)系如何，是否有互操作性?

　　“HSA是完全開放的?！?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/李科奕">李科奕先生分析道。相對來說，英特爾陣營是完全封閉的，因為它是世界上唯一一家有能力什么都做的公司。中國企業(yè)較難跟英特爾合作，因為英特爾在市場和技術(shù)上的壟斷性，很難和它共同制定一個平等的游戲規(guī)則。POWER也是一個不錯的開放體系，其優(yōu)勢主要在服務(wù)器上。

　　HSA的第一個優(yōu)勢是覆蓋面比較廣，從運算量較小的產(chǎn)品到服務(wù)器都是開放的。第二個優(yōu)勢是在嵌入式和移動計算領(lǐng)域很強，而這些領(lǐng)域英特爾不太擅長。

　　華夏芯提倡或者鼓勵中國更多的處理器公司，包括下游廠商一起來加入HSA，就是基于HSA的開放性、生態(tài)共建和資源共享。HSA的主席也提到，HSA所有的資源都是免費、共享、開源的，這對中國來說是非常有價值的。

異構(gòu)的難點

　　華夏芯在未來兩三年之內(nèi)主要面向嵌入式、低功耗市場。在該領(lǐng)域，華夏芯擁有比較完整的處理器設(shè)計技術(shù)。

　　在異構(gòu)計算里碰到的難點，首先就是理解的人不多，尤其缺乏高端領(lǐng)軍人才。沒有人才就沒有話語權(quán)，我國跟國際發(fā)達國家之間人才儲備的差距還是相當大的。此次HSA峰會在北京舉辦的目的之一就是向國內(nèi)進一步介紹基于HSA的異構(gòu)計算。

　　其次，僅憑中國少數(shù)幾家公司是很難能形成異構(gòu)處理器生態(tài)系統(tǒng)的，希望產(chǎn)業(yè)界互相理解、支持、合作、協(xié)同發(fā)展。

與本土處理器形成合力

　　那么，華夏芯與本土企業(yè)的合作進展如何?中國市場需要這么多的本土處理器種類嗎?

　　倪光南院士在本次大會上提到，世界上擁有不同指令集的處理器公司都到中國來有所發(fā)展，而且不管怎么樣都發(fā)展得還不錯，有的占領(lǐng)市場份額大，有的市場份額小。希望大家能夠形成合力，HSA具有跨平臺的兼容性，例如有的中國芯片設(shè)計單位可以采用華夏芯支持HSA的高性能、低功耗的處理器IP核與其自有的處理器IP核集成設(shè)計SOC。

　　此外，對于新的顛覆性領(lǐng)域——“CPU+”，大家都在同一條起跑線上。傳統(tǒng)CPU時代，我們再努力，也只能是國際壟斷巨頭的追隨者。現(xiàn)在我們能不能抓住機遇?現(xiàn)在除了英特爾有能力整合各種異構(gòu)計算單元，別的企業(yè)都不具備這種能力，我們能做的就是建立聯(lián)盟，通過聯(lián)盟一起合作，共建生態(tài)系統(tǒng)。因此，華夏芯希望跟所有中國“芯”企業(yè)合作，形成一個合力，共同推動中國處理器的發(fā)展。

　　最后，在處理器領(lǐng)域里，不是說只有大公司才有機會，中小公司也有機會，但一定是在那種顛覆性的領(lǐng)域里才有機會。就像多年前，誰能預(yù)知諾基亞手機有一天會倒掉呢?誰會想到英特爾打不進移動市場?安卓最開始也是由小公司發(fā)明的?？v觀歷史，所有重要的跨代創(chuàng)新都是由中小公司最先推動的，例如AMD、ARM。同樣，現(xiàn)在華夏芯也在做這種顛覆性技術(shù)的研究。

適應(yīng)性和安全性

　　華夏芯全部是自主知識產(chǎn)權(quán)，適應(yīng)性很高。相反，芯片廠商即使獲得了國外IP供應(yīng)商的架構(gòu)許可，雖然也宣稱對客戶開放，但是客戶如果想進行修改或者優(yōu)化，例如，增加一條指令，國外廠商可能不會支持這一要求。但是華夏芯所有的處理器IP核都基于自主的指令集、微架構(gòu)和工具鏈，完全可以根據(jù)客戶的需求做深度的定制，支持不同應(yīng)用的擴展。

　　除了適應(yīng)性，還涉及安全性。很多時候中國有自己的應(yīng)用場景，特別是在某些涉及信息安全的領(lǐng)域，要符合中國的安全可信機制的時候，就要做一定程度的修改，這時國外廠商能滿足這些要求嗎?可能挺難的。

發(fā)展路線圖

　　華夏芯目前圍繞著嵌入式、低功耗，面向新興市場，包括無人機、人工智能、機器人、AR/VR等新興市場。由于這些市場沒有壟斷，對創(chuàng)新公司是好機遇。華夏芯圍繞這些市場推三合一的體系架構(gòu)(如圖1)，該架構(gòu)可以很好地支持新興市場的圖像識別、人工智能等方面的應(yīng)用。

異構(gòu)融合

　　HSA是一個高層次的融合，它的標準從1.0到1.1，明年將發(fā)布的1.2的版本會更好地解決兼容性問題。

　　那么，華夏芯和其他公司IP的融合容易嗎?答案是肯定的。例如，客戶用了其它公司的CPU，只要依托HSA規(guī)范，完全可以很方便地采用華夏芯的DSP核和IVP核。華夏芯不僅給客戶提供三合一的完整方案，但也不排斥與其他處理器核的融合，相反，華夏芯IP核在異構(gòu)融合方面保持了比較好的靈活性。

小結(jié)

　　在“CPU+”時代，不僅僅是來自同一個廠家，應(yīng)該是不同廠家的產(chǎn)品匯聚在一起。華夏芯基于CPU、DSP、IVP等處理器IP核，通過HSA打造生態(tài)系統(tǒng)，希望與國際大廠站在同一舞臺上，并盼望有更多的中國“芯”伙伴通過HSA聯(lián)盟攜手合作。

參考文獻：

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本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第8期第15頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。