RISC-V給異構計算帶來新活力
來源: EEWORLD
ChatGPT的火熱，持續催生著包括人工智能、大數據等應用的火熱。在不斷興起的新應用的背后，需要更復雜的計算方式，而異構計算概念也因此誕生。將不同的計算任務進行分解，利用包括GPU、CPU、NPU等不同的架構及指令集處理不同的計算需求，是實現高效計算的關鍵所在。
“后摩爾時代，當算力和功耗不能再遵循摩爾定律線性變化的時候，異構架構成為芯片計算架構的發展方向。”Imagination中國區總經理劉國軍日前在出席由阿里巴巴平頭哥舉辦的首屆玄鐵RISC-V生態大會上表示。在劉國軍看來，Imagination可以提供的包括 GPU + CPU + NNA（神經網絡加速器）在內的各項產品，十分適合異構計算不同場景的需求。RISC-V的確給Imagination的異構計算戰略帶來了重要補充。2017年，Imagination將MIPS部門出售，而到了2021年底，公司正式宣布重新進入CPU IP市場，推出Catapult系列處理器，并已發布。除此之外，2022年Imagination又成為了RISC-V基金會高級會員。在RISC-V基金會中，Imagination可以為不斷發展的RISC-V生態提供支持，除此之外，也可以為RISC-V產品提供GPU，甚至是NNA，從而不斷擴大Imagination的生態系統。一個典型的成功案例，是平頭哥去年推出的曳影1520，采用了Imagination的GPU和NNA，結合最高主頻可達2.5GHz的4核玄鐵C910內核 ，實現了4K視頻處理能力，同時含有豐富的異構計算和高速IO資源，以及4TOPS@int8 AI 算力。在Imagination為RISC-V，為異構計算帶來新活力的同時，RISC-V也正在為Imagination注入新活力。如今，隨著異構計算的需求不斷提升，Imagination都做了哪些準備？劉國軍給出了一些他的理解。
Imagination中國區總經理劉國軍
異構計算需要廣泛的IP產品組合劉國軍表示，Imagination的IP組合基本都支持多核架構，從而可以覆蓋從低功耗小算力到并行大算力，從入門到高階的不同需求，并且所有產品組合都會推出相應的車規級認證。具體到CPU而言，正如上所述，Imagination正在通過RISC-V，重塑自己在CPU領域的地位。同時也正在幫助RISC-V的生態伙伴使用更多的先進產品。比如在GPU方面，公司已連續四年以每年一代的速度推出GPU IP，分別為A/B/C/D系列GPU。其中B系列GPU在包括汽車ADAS、國產顯卡芯片等眾多領域落地。而C系列GPU，則是業界首款在手機平臺硬件光線追蹤的產品。公司2021年推出的IMG DXT系列GPU，在2022年又得到了進一步的優化與提升，提供了50%的性能增加和計算能力增加，標配達到了2.25T浮點運算能力，72GB像素填充能力，9TB的AI推理能力。同時把D4光線追蹤技術進行可配置化、可擴展化，搭配光線追蹤一起使用。“開創性的光追GPU將為所有移動設備用戶帶來最先進的圖形技術，包括移動、汽車、桌面數據中心等廣泛的市場帶來全新體驗。”劉國軍表示。在AI加速器方面，Imagination的單核NNA可以覆蓋1.5Tops到12.5Tops的算力，并且可以通過多核架構，迅速擴展至上百Tops。目前Imagination的NNA已成功商用在包括視覺處理、語音識別、自動駕駛等領域。
總而言之，豐富的IP產品組合加持下，Imagination可以一站式為客戶提供越來越全面的處理器IP解決方案。
不斷擴充的生態圈RISC-V之所以迅速成長，一個最重要的共識就是開源，Imagination也正在以開源的姿態，打造著各類生態。劉國軍表示，自2015年加入Imagination之后，公司中國員工已經由不到10名增長到60余名，透過本地研發和服務，使Imagination的中國客戶群實現了快速成長。在GPU上，Imagination一方面提供了標準的GPU軟件棧，另外也提供了全面的開源軟件，包括firmware、kernel space driver以及user space driver等，以更好地支持客戶軟件定制化的需求。“我們把GPU軟件棧定制化的靈活性充分給到了客戶，客戶可以根據需求選擇閉源或者開源。”目前在Chromebook上，Imagination已經發布了基于開源Mesa Vulkan Driver的Demo。
如圖所示，其中粉色部分為開源協議棧
在AI方面，Imagination同樣是積極擴大生態朋友圈，共建開放的AI生態，通過提供高效靈活的NC-SDK軟件協議棧，實現軟件+IP的軟硬件緊耦合方案。2022年， Imagination和百度飛槳共同建立了model zoo，在Imagination的IP上適配并深度優化產業界有代表性的網絡模型，并且已經在github上發布。
探索芯片未來的四大競爭力劉國軍表示，未來計算芯片的競爭力將主要體現在以下四個方面：可擴展性和可重用性，可編程性，高效性，靈活性。首先，在可擴展性和可重用性方面，需要支持基于核心的計算架構，通過在多個維度上進行擴展，滿足匹配工作負載的算力需求。在可編程方面，支持行業標準的框架、語言和API的前提下，對芯片計算架構進行高度的優化。同時，應具備完善的可視化工具、調試工具和建模能力。賦能OEM進行系統級的開發。在高效性方面，需要先進的稀疏和編譯器優化手段，降低計算開銷。并可在高度集成的計算IP之中，細粒度的對任務進行分配和調度。在靈活性上，芯片可通過對處理器IP組合、連接和編程，以支持動態結構、稀疏性和創建執行單元，從而構建SoC。并且應該采用先進的互聯和存儲技術，從而減少系統帶寬并降低功耗。實際上，Imagination公司的產品發展軌跡，正是沿著這四個方向進展中。而RISC-V生態系統也正因為有更多像Imagination這樣善于洞悉產業需求的商業公司參與，才在異構計算需求越來越強的當下，變得日益健壯。引用RISC-V首席執行官Calista最近所說的一句話，這（RISC-V正在加速發展）是一個“必然的趨勢”。
END
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