英特尔超异构计算愿景,实现新“超越”

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作为约翰&米德多；j.ziman认为，不同规模和水平的各种技术形成了共生、寄生和竞争的生态关系，这使得任何技术的生存和发展都不是孤立的事件。随着集成电路产业的发展，芯片架构的革命正在推进，从32位到64位，从单核到多核，从同构到异构。每一次架构革命都会给芯片带来质的飞跃。在智能互联时代，异构计算芯片已经成为主导。

毕竟，经过数字化、互联网和移动互联网的洗礼，人工智能时代的海量计算需求和算法迭代让传统的通用cpu陷入了尴尬境地，由此产生的异构计算芯片成为支持高级和更复杂的aiot应用的必然选择。作为一种计算技术，它将计算单元与不同的指令集和体系结构(如传统的cpu、gpu、dsp和创新的tpu、dla等)集成在一起。)为了实现高效的协同操作，业内一些人认为，如果将传统架构芯片比作汽油发动机，那么异构计算芯片就是混合甚至新能源发动机。

准备好开始吧

无论什么样的技术路线图，都必须在关键的时间节点进行更新。这台发动机的水平空实际上是市场和技术碰撞的结果。

异构计算的显著优势在于平衡性能、成本和功耗的技术。同时，它也使最合适的专用硬件做最合适的事情，如密集型计算或外设管理，从而优化性能和成本。这样，拥有自己优点的异质芯片自然会带来自己的光芒。

英特尔中国研究院院长宋继强上周在英特尔媒体共享会议上表示，异构计算不是一个新词。事实上，它存在于20世纪80年代，即不止一个硬件架构设计组合。这种组合有两种形式。例如，将中央处理器、图形处理器和现场可编程门阵列结合成一个集成的片上系统将实现最高的能效，但这需要大量的资金，值得投资；二是这些独立芯片通过板级连接实现异构计算，具有灵活性的优势，但板对板连接的功耗和带宽大大降低。

与之相对应的是，近年来，不仅许多ip厂商都在加强异构芯片的ip研发，而且主流芯片厂商也在增加新一代异构芯片的出现频率，异构芯片正在流行或将迎来新的爆发期。据预测，在高性能计算和人工智能等应用领域，异构计算芯片的市场规模将超过1000亿美元。

这个风向标对行业的影响是全方位的。一方面，许多芯片制造商加强横向扩张，利用资本力量进行整合和全面进攻，并在异质芯片领域筑起一道护城河；另一方面，各种不同的阵营相当明显，主要制造商联合在联恒，一些新的力量在他们之间展开竞争，这有望改写行业的未来格局。

硬件和软件挑战

虽然异构计算不是一个全新的概念，但最早的异构集成是基于cpu和gpu的，真正的兴起是从2001年用gpu实现通用矩阵计算开始的。此外，它的扩展已扩展到各种计算单元，如中央处理器，数字信号处理器，图形处理器，专用集成电路，现场可编程门阵列等。不同类型的指令集和不同体系结构的集成使得不同的内核能够有效地协作。

显然，这引起了连锁反应，由于设计上的困难和重建生态系统的需要，连锁反应在过去很长一段时间里仍在演变。毕竟，从编程方法、硬件和软件架构到生态系统，异构计算仍然面临许多挑战。

它的硬件实现并不简单。首先，不同芯片之间的互连和布线要求高性能、高速度和低功耗。其次，不同种类和技术的芯片应该通过混搭的方式封装在一起，以支持互连并保持高带宽和高频率，这是非常复杂的。最后，大规模生产过程的选择，快速验证等。，决定了在硬件中使用什么样的衬底，以及用什么材料来实现互连，都需要综合考虑。

为了最大化异构计算的性能优势，有必要为硬件设计特定的算法，并优化软件以最大化硬件能力，即软件和硬件的结合。要实现软硬件的真正结合，软件环境的优化也是重中之重。如何构建一个完善的软硬件系统，使所有的参与者都能发挥各自的优势，相互合作，进而提供一个良好的生态系统来支持异构计算系统的综合应用，也是一个很大的挑战。

可以说，无论是总线和接口、编程工具、存储管理、应用软件技术等等。在异构多核架构指令集、微架构和工具链设计等环节上，仍然需要投入大量的资金和时间。

三大阵营的阴谋

显然，作为新人工智能时代的利器，异构计算将重塑产业结构，各种力量将激烈竞争。

目前，全球异构计算领域呈现出三足鼎立的趋势，即以amd、高通、arm、三星、北京华夏核心为主体的全球异构计算系统hsa联盟，以ibm、谷歌和NVIDIA为主体的openpower联盟，以及英特尔最新的超级异构计算愿景。

这三个系统都得到了充分的推广:hsa Alliance强调生态共建和资源共享，主要推动opencl的异构编程框架。自2012年成立以来，围绕异构计算发展中最迫切需要解决的编程语言、技术标准、知识产权等问题做了大量卓有成效的工作，包括发布新一代异构计算技术规范、建立开放的异构计算平台、引入一系列专用工具和相对完善的人工智能开发环境等。

而amd 3a平台、arm coretex处理器和mali显卡核心、imagination powervr显卡核心、德州仪器omap处理器平台将成为hsa基础的基石。