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新聞分析:HSA處理器邁向成功之路還有得走

上網時間: 2013年11月15日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:異質系統  HSA  處理器  軟體  AMD 

異質系統架構(Heterogeneous Systems Architecture,HSA)基金會在那個對未來的處理器 SoC 設計工程師與相關軟體非常重要的新技術領域取得了不錯進展,但該技術要取得成功恐怕還有一段很長的路要走。

日前 AMD 宣佈將在明年1月推出首款採用 HSA 技術的處理器;該架構能讓中央處理器(CPU)與繪圖處理核心共享資源。AMD以Linux為基礎開發了支援新架構的軟體,但到目前為止並未有其他支援HSA的處理器或作業系統計畫公布。

包括ARM、Imagination、聯發科(Mediatek)、高通(Qualcomm)與三星( Samsung)等行動處理器大廠與核心供應商,也都是HSA基金會的成員;在一場日前於美國舉行的AMD開發者大會上,一位來自Imagination的高層表示,該公司總有一天會支援HSA架構,但他並未透露相關產品的推出時間表。

ARM 技術長Mike Muller的態度更為保守,他在會中表示:「HSA對中型系統來說很好,但我不確定它是否能適用最小型的系統,我也不認為它能支援內含上萬顆處理器的高性能運算。單一系統的架構不會擴展到整個應用空間。」

蘋果(Apple)、Google與微軟(Microsoft)則對他們在iOS、Android與Chrome OS,還有Windows等作業系統對HSA的支援三緘其口;目前設計工程師雖然能撰寫驅動程式以在Windows等作業系統支援該架構,但並沒有更理想的解決方案。

而最與眾不同的是AMD的競爭對手英特爾(Intel)與Nvidia,這兩家公司與蘋果都在行動與桌上型電腦系統支援 OpenCL ;由Khronos Group開發的 OpenCL 規格是針對各種繪圖處理器(GPU)之平行編程任務所開發的較高層級應用程式介面(API)。

OpenCL 已經存在好一段時間,但才剛開始加入一些HSA基金會正在定義的共享記憶體功能。一位Khronos 與Nvidia的代表就指出,HSA、OpenCL以及Nvidia專有的Cuda軟體環境,其實是朝平行路線發展,並提供越來越類似的功能。

Cuda是Nvidia在高性能運算領域的一次成功出擊,曾進駐全球前五百大超級電腦;而由於很早就進軍高性能運算領域,市場上有越來越多採用Nvidia配備Cuda之GPU的系統。但這樣的情況也可能會改變。

高性能運算領域專家、美國伊利諾大學(University of Illinois)電腦科學教授Wen-mei Hwu表示:「超級電腦開發商每三到四年就會去找新東西、選定其中某個,然後在幾年後實際運用。」最新版的Cuda已經可以支援部分HSA的平面記憶體(flat-memory)功能,但Cuda並不怎麼適合一些超級電腦應用程式,這就為HSA基金會與AMD帶來機會。

至於英特爾則在高階運算領域有自己的方案,其 Xeon Phi 處理器採用60個簡化的 x86核心來處裡平行任務,搭配該公司自家開發的工具; Phi 已經開始獲得一些全球五百大超級電腦開發商的青睞(而且是在短時間內)。

HSA將擴展至GPU以外的處理器

HSA的甜蜜點在於能解決主流運算領域一些非常實際的問題,而該領域有越來越多看起來像是配備各種核心的智慧型手機晶片。

「我們一直很謹慎開發能支援各種加速處理器的(HSA)架構,」HSA基金會總經理、專長繪圖處裡的AMD院士Phil Rogers表示:「我們是以GPU為第一步,而其他種類的加速處理器是可以預期的,包括DSP、DMA引擎、解碼器以及加密處理器;只要是合理的,每一家公司都將會轉向開發加速處理器。」

HSA為程式開發者解決了非常實際的問題;如Rogers所言,當處理器的CPU與GPU核心擁有各自的記憶體時,要在處理器SoC上操作主流應用程式會有許多困難:「人們已經開發了利用兩組處理器核心的應用程式,但問題在於它們是用很不自然的方式才能運作。」

Rogers表示,如果虛擬記憶體空間中存在只有CPU能理解的“指針(pointers)”,要橫跨現有的不同資料架構幾乎是不可能的。因此今日的行動應用程式設計工程師,通常得重新打造資料架構,以保持追蹤不同 CPU 與 GPU 核心的資料。

在專題演說中,Rogers提到了可利用HSA帶來之額外性能與簡易性的各種應用程式,例如在Hadoop與Map Reduce平台上執行的大型資料中心、特定的資料庫任務、石油天然氣探勘,以及電信營運商與網路資料中心的媒體轉碼(media transcoding)。

因此HSA能為處理器與應用程式開發商帶來實際的優勢,還有AMD──如果該公司能藉由某種方式提供超越英特爾與Nvidia方案的獨特功能。而由於在電子學方面還有許多問題存在,一切只能等待。AMD早在2006年為了GPU收購ATI時,就看好微處理器的未來是混合式核心SoC;七年後,該公司仍堅持初衷,但要實現該願景,還有好一段路得走。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: AMD Faces Long Road to HSA Success,by Rick Merritt)





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