【原创】异构计算时代已经到来!

作者:张国斌
5月25日,2017异构计算标准暨国际人工智能大会在厦门隆重开幕。本次大会以“面向未来智能纪元,共建共享异构计算”为主题,是我国首次召开促进人工智能算法及应用与国际主流芯片平台标准融合发展的大会,中国电子技术标准化研究院、华夏芯、AMD(中国)、Imagination(中国)、Arteris(中国)、Cadence(中国)、中兴微电子、国家电网、格灵深瞳、智芯原动、深鉴科技、中科院上海高研院、厦门大学、加驰微电子、华泉智慧能源、金奖章全球投资公司等多家在国内外具有影响力的产学研用单位,围绕异构计算与人工智能深度融合这一主线,从芯片、软件、应用、投资等不同角度做了主题报告,与参会的百余家企业分享了最新成果。

在本次大会上,Imagination市场总监柯川先生应邀在会上做了“ Heterogeneous Architectures Driving the Future《异构驱动未来》”的主题演讲,他表示异构技术不是一个新概念,但是却是正当其时。

“异构不是说我的GPU比你的CPU好,而是性能、成本和功耗均衡的技术。”他指出,“传统SoC设计,内存是分离的,这种旧的技术,已经达到零界点,难以满足新兴需求。而且其成本倍增,还提升了延迟、降低了效率,提升了功耗。”

异构计算时代已经到来!

他以汽车和人工智能来说明异构处理器的必要性,在汽车上异构系统可以帮助降低成本,在人工智能领域,异构系统可以实现扩展并动态地匹配计算力。
异构计算时代已经到来!

他说有预测机构预测汽车电子市场高达180亿美元,这需要大量的CPU,GPU和不同的操作系统,汽车工业可以承受这些增加的成本吗?

而如果采用异构系统则可以帮助降低汽车的成本。

异构计算时代已经到来!

人工智能建立在专家系统、机器学习和神经网络之上,神经网络的特点是矩阵和矢量运算,需要很大的数据带宽,异构系统可以和CPU紧密耦合实现最大的灵活性。

异构系统可以避免显式拷贝,最新的异构计算理论上要求实现CPU、GPU、DSP等计算单元实现内存统一寻址,使CPU、GPU等计算单元可以共享内存,不必将数据复制一份到对方的内存区域中。

异构系统还可以把任务快速卸载到最适合的架构上,另外异构还提供一个平台,以减少具有多种处理器类型的系统中的软件复杂性。

他还指出异构系统还有以下好处

1、可以让CPU、GPU和其他加速器共享内存,因此可共享虚拟内存(SVM)支持
2、不同的代理访问相同的内存位置

软件开发人员通过大量使用指针链接的数据结构编写代码
主机操作系统和管理程序控制系统内存管理功能
通用HSA驱动程序和代理HSA驱动程序协作以实现代理之间的SVM
MMU驱动程序支持代理MMU,如果它需要自己的页表等。

他表示Imagination的MIPS I6500 CPU就是一款异构处理器,其重要特性包括:
● 内部异构:在单一集群中,设计人员能够通过不同的线程组合、不同缓存容量、不同频率甚至电压来配置每个 CPU ,实现最优化的功耗。
● 外部异构:拥有 AMBA® ACE 接口的最新 MIPS 一致性管理器 ( Coherence Manager ) ,能与 Arteris 及Netspeed 等提供的常用 ACE 一致性架构解决方案相连,让设计人员混合搭配处理集群的芯片配置,包括 PowerVR GPU 或其他的加速器 ,以实现出色的系统效率。

异构计算时代已经到来!

异构计算时代已经到来!

他指出异构时代已经来临,I6500 CPU为应对当前及未来的计算和异构应用挑战而设计,应用领域包括ADAS 及自动驾驶汽车、网络、无人机、工业自动化、安全、视频分析、机器学习等等,可用于实现安全、实时嵌入式系统平台优化的关键技术及特性,支持并行多线程(SMT)、硬件虚拟化、OmniShield 虚拟化安全。
异构计算时代已经到来!

目前,自动驾驶领域的著名领军企业Mobileye已经授权了I6500 CPU ,并将其应用在下一代 EyeQ®5 SoC 异构一致性处理集群中,此款IC将用于在 2020 年问世的完全无人驾驶 ( FAD ) 汽车中作为中央处理器,负责传感器融合 ( sensor fusion ) 的运算操作。EyeQ5® 共内建 8 个多线程 MIPS CPU 核,并与 18 个 Mobileye 的视觉处理器 ( VP ) 核耦合在一起。通过结合 Mobileye 的各种单/多摄像头驾驶辅助/自驾车系统算法,并运用其特定的视觉加速器以及 Imagination 的 MIPS CPU 提供的超高效率实时处理与控制,这些视觉处理器将能以极低的功耗实现优异的运算能力。

全球异构系统架构(HSA)联盟中国区域委员会(CRC)主席张小东认为,随着国内业界对异构计算和HSA认识的深入,越来越多的单位在异构计算领域开始了实质性研发,目前加入或正在申请加入全球异构系统架构(HSA)联盟中国区域委员会(CRC)的中国本土单位已达50余家,各相关行业的领先企业、科研院所和知名专家学者均踊跃参与相关活动,出谋划策,助力自主创新的异构计算标准的顶层设计与实施规划。

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