異構(gòu)多核需要廣泛的計(jì)算池，開放的HSA可幫大忙

　　近日，“2016年全球異構(gòu)計(jì)算HSA峰會(huì)”于8月22-23日在京舉行。會(huì)議由全球異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)(HSA)聯(lián)盟和中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)(CSIA)共同主辦，并得到了網(wǎng)信辦、工信部和北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的大力支持。英國(guó)IP公司——Imagination作為HSA的重要成員，做了大會(huì)主題報(bào)告。因當(dāng)年收購(gòu)MIPS科技公司名噪一時(shí)的Imagination，如今在異構(gòu)多核時(shí)代和中國(guó)市場(chǎng)有何規(guī)劃?為此，《電子產(chǎn)品世界》訪問了劉國(guó)軍先生。

　　HSA為破解多核異構(gòu)挑戰(zhàn)鋪平道路

　　問：您覺得異構(gòu)架構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)有哪些?

　　答：首先，我們很難去優(yōu)化和規(guī)模化GPU和CPU的應(yīng)用，或是從一個(gè)SoC(片上系統(tǒng))轉(zhuǎn)移到另一個(gè)SoC上。

　　其次，一致性異構(gòu)多核處理器的軟件編程模型尚未標(biāo)準(zhǔn)化。即便是標(biāo)準(zhǔn)化了，不同的處理器需要不同的模型，這使得異構(gòu)的應(yīng)用不夠靈活，無法移植。例如你需要在編寫應(yīng)用前決定哪部分是用在GPU上，哪部分是用在DSP上，也許還需要了解你的程序會(huì)用在哪家的DSP、GPU上。

　　再有，我們需要可移植的硬件和驅(qū)動(dòng)軟件、常見的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境和共享虛擬存儲(chǔ)環(huán)境。

　　還有，異構(gòu)可移植應(yīng)用的開發(fā)人員生態(tài)尚未形成。

　　最后， 我們不僅需要給軟件開發(fā)人員打造一致的架構(gòu)環(huán)境，還需要讓硬件開發(fā)人員可以在該環(huán)境下構(gòu)建系統(tǒng)。否則異構(gòu)處理的優(yōu)勢(shì)就會(huì)被限制于少量的通用處理器。

　　因此，目前我們正在和HSA基金會(huì)等合作伙伴一起聯(lián)手解決這些問題。

　　問：貴公司是HSA的發(fā)起者和最主要的開發(fā)者之一，如何發(fā)揮貴公司產(chǎn)品在異構(gòu)計(jì)算里的功能?

　　答：例如我們的CPU、GPU，現(xiàn)在要做成虛擬化的功能。虛擬化有兩個(gè)作用。一，提供了異構(gòu)整合的方便性;二，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)HSAIP，也就是能夠跟其他廠家的IP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。

　　換句話說，如果我們把通訊拆開看的話，您會(huì)看到它是硬件加速器再加上DSP，所以它在某種意義上是一個(gè)計(jì)算池。我們是HSA成員，目前正從整體上考慮，努力打造一個(gè)高效的系統(tǒng)，功耗和可擴(kuò)展性要做到較好的統(tǒng)一。

　　問：依您看，相比其他異構(gòu)陣營(yíng)，HSA的開放性怎么樣?

　　答：我們是HSA的成員，最重要的是促進(jìn)開放性。您也明白在CPU市場(chǎng)，目前傳統(tǒng)的是英特爾，興起的是ARM，他們都比我們強(qiáng)大得多，所以我們當(dāng)然更希望開放。我們現(xiàn)在做的是更便于去集成，另外是讓全球的大學(xué)生完全擁有開源的東西。

　　Imagination的IP發(fā)展計(jì)劃

　　問：跟其他公司的異構(gòu)核IP相比，貴公司的異構(gòu)IP有哪些優(yōu)勢(shì)?

　　答：Imagination的IP內(nèi)核是為了滿足高效率、靈活性和可擴(kuò)展性的需求所設(shè)計(jì)的。我們提供各種不同的IP處理器——CPU、圖形和運(yùn)算GPU、視頻和視覺處理器和通信處理器。我們正在努力讓客戶所使用的處理器，是適用于他們的特定任務(wù)的最好的處理器。以下通過一些例子看看為什么我們的IP是異構(gòu)處理的理想選擇。

　　我們的64位多線程MIPS I6400 CPU適用于真正的異構(gòu)處理。從CPU層面來說，它有1-4個(gè)線程，在一個(gè)群集最多有6個(gè)CPU。I6400 CPU可被擴(kuò)展到64個(gè)群集，超過1500個(gè)線程。群集里的每個(gè)CPU都可以被單獨(dú)管理，對(duì)頻率和功率進(jìn)行精細(xì)控制。

　　PowerVR Rogue GPU包含適用于通用處理的標(biāo)量單指令多數(shù)據(jù)架構(gòu)(SIMD)，同時(shí)也沒有忘記使渲染器內(nèi)核更適合于圖形處理。每個(gè)PowerVR 7XT系列GPU群集都有一個(gè)可擴(kuò)展的64位浮點(diǎn)協(xié)同處理器，客戶可以將我們的IP應(yīng)用在高性能計(jì)算中。

　　Ensigma射頻處理單元(RPU)則是用于系統(tǒng)集成。無線電處理器包括一個(gè)強(qiáng)大的DSP架構(gòu)，可以處理一個(gè)芯片上的多個(gè)無線通信標(biāo)準(zhǔn)，包括所有智能電視和無線電格式，以及802.11Wi-Fi和藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)。

　　視覺處理系統(tǒng)是Imagination IP的另一個(gè)異構(gòu)處理應(yīng)用的例子。在這個(gè)系統(tǒng)中，PowerVR Raptor圖像信號(hào)處理器可以發(fā)送元數(shù)據(jù)給CPU、視頻編碼器或圖像處理器來加快任務(wù)處理速度。開發(fā)人員也可以更有效地在幾個(gè)處理單元中分配計(jì)算機(jī)視覺算法，諸如并行任務(wù)的編碼在GPU上運(yùn)行，而其他算法指令可以同時(shí)在MIPS CPU SIMD架構(gòu)上運(yùn)行。

　　可見，正因?yàn)镮magination開發(fā)設(shè)計(jì)了這些多樣的處理器和其他IP，用戶才能徹底檢驗(yàn)和優(yōu)化用于異構(gòu)平臺(tái)的產(chǎn)品。Imagination的產(chǎn)品和其他供應(yīng)商的IP被一起應(yīng)用在許多SoC上，這讓我們對(duì)異構(gòu)集成有著深刻的理解，也給了我們特別的能力支持客戶的開發(fā)設(shè)計(jì)。

　　問：貴公司的處理器IP的發(fā)展藍(lán)圖是什么?

　　答：我們正在繼續(xù)開發(fā)新IP內(nèi)核，著重于功耗效率和可擴(kuò)展性能。

　　我們注意到，市場(chǎng)對(duì)異構(gòu)計(jì)算的需求越來越廣泛，而我們正在開發(fā)擁有巨大可擴(kuò)展性的下一代GPU、多線程的CPU，以及視頻處理加速器等等。這些領(lǐng)域都會(huì)被納入到我們產(chǎn)品未來發(fā)展藍(lán)圖中。

　　作為HSA基金會(huì)的創(chuàng)立者和主要貢獻(xiàn)者之一，在客戶需要異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)(HSA)時(shí)，我們能提供可用于HSA的部分。我們希望HSA技術(shù)和HSA基金會(huì)開發(fā)的技術(shù)會(huì)越來越重要。同時(shí)，HSA開創(chuàng)的技術(shù)如用戶狀態(tài)隊(duì)列、信號(hào)和異構(gòu)緩存一致性將會(huì)成為我們產(chǎn)品的基礎(chǔ)元素，甚至包括部署在非HSA系統(tǒng)中的產(chǎn)品

　　我們的IP使用了實(shí)現(xiàn)兼容HSA系統(tǒng)所必須的技術(shù)，所以我們的客戶也將成為HSA的一部分，見證異構(gòu)處理技術(shù)的轉(zhuǎn)折。

　　ARM被收購(gòu)，Imagination來機(jī)會(huì)

　　問：ARM現(xiàn)在被日本的軟銀公司收購(gòu)了，這對(duì)你們有什么影響嗎?

　　答：我們?cè)谌虻母?jìng)爭(zhēng)對(duì)手只有一家——ARM。日本公司購(gòu)并ARM，對(duì)我們可能是個(gè)機(jī)會(huì)。因?yàn)橐粋€(gè)是客戶不想一家獨(dú)大，另外ARM現(xiàn)在變成了日本公司。

　　首先，即使沒有購(gòu)并，任何一個(gè)行業(yè)，如果只有一家獨(dú)大的話，第一客戶不喜歡;第二不可持續(xù)。

　　其次，在購(gòu)并后，由于軟銀旗下有很多IT的公司、移動(dòng)公司，原來ARM在劍橋完全獨(dú)立的市場(chǎng)定位是不是能持續(xù)，這是一個(gè)疑問。因?yàn)樽鳛镮P公司最好是中立、獨(dú)立的。第二，可能中國(guó)政府不太喜歡一家日本公司掌握我們很多核心的東西，即使日本想從美國(guó)購(gòu)并一家高技術(shù)的公司，美國(guó)政府也會(huì)考慮到核心技術(shù)的控制權(quán)問題。

　　問：2013年貴公司收購(gòu)了MIPS科技公司，這幾年在忙些啥?

　　答：Imagination總部設(shè)在英國(guó)倫敦，是IP公司。Imagination現(xiàn)在主要有三大支柱。第一個(gè)是GPU，產(chǎn)品叫PowerVR Rogue GPU。很多全球一流的圖形處理產(chǎn)品用到了其GPU，例如蘋果從電腦到iPAD，采用了magination的GPU內(nèi)核。

　　第二個(gè)支柱，Imagination曾在2013年購(gòu)并了ARM的競(jìng)爭(zhēng)者——MIPS科技公司。MIPS架構(gòu)是當(dāng)時(shí)公認(rèn)的最好的CPU架構(gòu)之一，擁有完整的生態(tài)系統(tǒng)。但由于ARM的生態(tài)系統(tǒng)策略的成功，MIPS科技公司在移動(dòng)產(chǎn)品的市場(chǎng)戰(zhàn)略方面輸給ARM，因此2013年被購(gòu)并。

　　由于MIPS本身是優(yōu)秀的CPU架構(gòu)，而且在移動(dòng)以外的其他的幾個(gè)領(lǐng)域，例如數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)頂盒等，MIPS到今天依然占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額。所以購(gòu)并MIPS以后，公司在CPU的兩個(gè)方向都一直持續(xù)地投入研發(fā)，往上走到64位高性能方向，往下就是MCU、低功耗、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，特別是將來小的IoT方向的應(yīng)用。

　　第三個(gè)支柱，Imagination有WiFi、藍(lán)牙、NPU等，是無線連接和模擬的部分。大家知道移動(dòng)需要無線連接，此外，智能家居、互聯(lián)網(wǎng)、汽車等也都少不了無線連接。Imagination擁有低功耗WiFi和藍(lán)牙等IP。

　　中國(guó)市場(chǎng)受到厚愛

　　問：Imagination中國(guó)業(yè)務(wù)如何?

　　答：中國(guó)有五十多人，在上海、北京、深圳設(shè)有辦事處。今年2月公司高層進(jìn)行了調(diào)整，新的管理層很清楚中國(guó)是全球最重要的市場(chǎng)，也是最具有發(fā)展?jié)摿托枰獞?zhàn)略合作伙伴的區(qū)域，所以會(huì)在中國(guó)增加投入。相比之下，該公司在最近的調(diào)整整合動(dòng)作中，其他區(qū)域沒有增加人手，但中國(guó)是唯一增加投入,擴(kuò)大團(tuán)隊(duì)的區(qū)域。