“CPU+”異構(gòu)計(jì)算時(shí)代，華夏芯通過(guò)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(jì)算HSA峰會(huì)”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(huì)的主辦單位之一。與會(huì)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(lái)自華夏芯，同時(shí)擔(dān)任其美國(guó)分部的首席執(zhí)行官。

　　現(xiàn)在計(jì)算領(lǐng)域的熱門(mén)技術(shù)之一是異構(gòu)計(jì)算，很多公司也正從做產(chǎn)品擴(kuò)展到營(yíng)造生態(tài)系統(tǒng)上。華夏芯抓住了技術(shù)和市場(chǎng)機(jī)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(lái)，將如何進(jìn)軍多核異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域?為此，《電子產(chǎn)品世界》在參加會(huì)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(shí)產(chǎn)權(quán)的指令集、微架構(gòu)和工具鏈，擁有多項(xiàng)基礎(chǔ)核心專(zhuān)利，基本形成知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)門(mén)檻。公司在北京、美國(guó)等地設(shè)有研發(fā)中心。

從CPU到“CPU+”時(shí)代

　　華夏芯有個(gè)高起點(diǎn)——“CPU+”的多核異構(gòu)計(jì)算。李科奕先生指出，我們現(xiàn)在面臨的不僅僅是一項(xiàng)單一的技術(shù)，而是“CPU+”新時(shí)代的來(lái)臨。這個(gè)新時(shí)代需要更強(qiáng)大的計(jì)算能力，更加嚴(yán)苛的功耗要求，更加方便使用，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)更小，產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間更快。這是一個(gè)從應(yīng)用到軟件、硬件、標(biāo)準(zhǔn)的全方位改變。因此，必然要求CPU與更為擅長(zhǎng)并行計(jì)算的GPU、DSP、FPGA、ASIC等各種計(jì)算單元的深度融合。異構(gòu)計(jì)算是當(dāng)前國(guó)際處理器發(fā)展的必然趨勢(shì)，“CPU+”時(shí)代已經(jīng)呼之欲出。

　　對(duì)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(gè)團(tuán)結(jié)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的商業(yè)模式，用“CPU+”來(lái)取代現(xiàn)在的傳統(tǒng)的CPU集成。未來(lái)，隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)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(tái)。

　　HSA標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)在于，以高效的方式實(shí)現(xiàn)了CPU、GPU、DSP等計(jì)算單元之間的協(xié)同運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算能力，還是功耗，在應(yīng)用上都具有一定的優(yōu)勢(shì)，尤其適合深度學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺(jué)、自動(dòng)控制、無(wú)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)，與支持HSA廠商的軟硬件系統(tǒng)嚴(yán)格兼容。

HSA和其他計(jì)算架構(gòu)的互操作性

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

　　“HSA是完全開(kāi)放的。”李科奕先生分析道。相對(duì)來(lái)說(shuō)，英特爾陣營(yíng)是完全封閉的，因?yàn)樗鞘澜缟衔ㄒ灰患矣心芰κ裁炊甲龅墓?。中?guó)企業(yè)較難跟英特爾合作，因?yàn)橛⑻貭栐谑袌?chǎng)和技術(shù)上的壟斷性，很難和它共同制定一個(gè)平等的游戲規(guī)則。POWER也是一個(gè)不錯(cuò)的開(kāi)放體系，其優(yōu)勢(shì)主要在服務(wù)器上。

　　HSA的第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是覆蓋面比較廣，從運(yùn)算量較小的產(chǎn)品到服務(wù)器都是開(kāi)放的。第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是在嵌入式和移動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域很強(qiáng)，而這些領(lǐng)域英特爾不太擅長(zhǎng)。

　　華夏芯提倡或者鼓勵(lì)中國(guó)更多的處理器公司，包括下游廠商一起來(lái)加入HSA，就是基于HSA的開(kāi)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(fèi)、共享、開(kāi)源的，這對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)是非常有價(jià)值的。

異構(gòu)的難點(diǎn)

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

　　在異構(gòu)計(jì)算里碰到的難點(diǎn)，首先就是理解的人不多，尤其缺乏高端領(lǐng)軍人才。沒(méi)有人才就沒(méi)有話語(yǔ)權(quán)，我國(guó)跟國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家之間人才儲(chǔ)備的差距還是相當(dāng)大的。此次HSA峰會(huì)在北京舉辦的目的之一就是向國(guó)內(nèi)進(jìn)一步介紹基于HSA的異構(gòu)計(jì)算。

　　其次，僅憑中國(guó)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(jìn)展如何?中國(guó)市場(chǎng)需要這么多的本土處理器種類(lèi)嗎?

　　倪光南院士在本次大會(huì)上提到，世界上擁有不同指令集的處理器公司都到中國(guó)來(lái)有所發(fā)展，而且不管怎么樣都發(fā)展得還不錯(cuò)，有的占領(lǐng)市場(chǎng)份額大，有的市場(chǎng)份額小。希望大家能夠形成合力，HSA具有跨平臺(tái)的兼容性，例如有的中國(guó)芯片設(shè)計(jì)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(jì)SOC。

　　此外，對(duì)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(shí)代，我們?cè)倥?，也只能是?guó)際壟斷巨頭的追隨者?，F(xiàn)在我們能不能抓住機(jī)遇?現(xiàn)在除了英特爾有能力整合各種異構(gòu)計(jì)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(guò)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(guó)“芯”企業(yè)合作，形成一個(gè)合力，共同推動(dòng)中國(guó)處理器的發(fā)展。

　　最后，在處理器領(lǐng)域里，不是說(shuō)只有大公司才有機(jī)會(huì)，中小公司也有機(jī)會(huì)，但一定是在那種顛覆性的領(lǐng)域里才有機(jī)會(huì)。就像多年前，誰(shuí)能預(yù)知諾基亞手機(jī)有一天會(huì)倒掉呢?誰(shuí)會(huì)想到英特爾打不進(jìn)移動(dòng)市場(chǎng)?安卓最開(kāi)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(dòng)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(shí)產(chǎn)權(quán)，適應(yīng)性很高。相反，芯片廠商即使獲得了國(guó)外IP供應(yīng)商的架構(gòu)許可，雖然也宣稱(chēng)對(duì)客戶開(kāi)放，但是客戶如果想進(jìn)行修改或者優(yōu)化，例如，增加一條指令，國(guó)外廠商可能不會(huì)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(kuò)展。

　　除了適應(yīng)性，還涉及安全性。很多時(shí)候中國(guó)有自己的應(yīng)用場(chǎng)景，特別是在某些涉及信息安全的領(lǐng)域，要符合中國(guó)的安全可信機(jī)制的時(shí)候，就要做一定程度的修改，這時(shí)國(guó)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(chǎng)，包括無(wú)人機(jī)、人工智能、機(jī)器人、AR/VR等新興市場(chǎng)。由于這些市場(chǎng)沒(méi)有壟斷，對(duì)創(chuàng)新公司是好機(jī)遇。華夏芯圍繞這些市場(chǎng)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(chǎng)的圖像識(shí)別、人工智能等方面的應(yīng)用。

異構(gòu)融合

　　HSA是一個(gè)高層次的融合，它的標(biāo)準(zhǔn)從1.0到1.1，明年將發(fā)布的1.2的版本會(huì)更好地解決兼容性問(wèn)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(shí)代，不僅僅是來(lái)自同一個(gè)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(guò)HSA打造生態(tài)系統(tǒng)，希望與國(guó)際大廠站在同一舞臺(tái)上，并盼望有更多的中國(guó)“芯”伙伴通過(guò)HSA聯(lián)盟攜手合作。

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本文來(lái)源于中國(guó)科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第8期第15頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。