人類對高性能處理器的追求永無止境，時至今日，在傳統(tǒng)的處理器技術(shù)框架下，同構(gòu)多核CPU等處理器性能已經(jīng)逼近物理極限，新一代異構(gòu)多核處理器技術(shù)成為解決處理器性能、功耗、芯片尺寸等問題的必然選擇。

                   異構(gòu)計算進入2.0時代 我國有望改變處理器產(chǎn)業(yè)被動局面　　
　　在近期北京亦莊召開的“高性能異構(gòu)計算及網(wǎng)絡(luò)安全研討會”上，《中國電子報》記者獲悉，華夏芯(北京)通用處理器技術(shù)有限公司即將推出全球首款完全支持異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)(HSA)的處理器IP核，該產(chǎn)品在架構(gòu)層面成功整合了CPU、GPU、DSP，實現(xiàn)了異構(gòu)多核的內(nèi)存統(tǒng)一尋址，使不同內(nèi)核真正無縫地緊密聯(lián)系在一起，可以大幅提升處理器性能并降低功耗。IP核是處理器產(chǎn)業(yè)的最上游，決定著國家IC產(chǎn)業(yè)的整體競爭力。

　　華夏芯的突破表明我國在新一代異構(gòu)計算上取得重大進展，有望在原本相對空白的處理器IP(知識產(chǎn)權(quán))核授權(quán)領(lǐng)域打破國外壟斷，徹底改變中國處理器產(chǎn)業(yè)的核心知識產(chǎn)權(quán)基本依賴于國外許可的被動局面。

　　異構(gòu)2.0時代即將到來

　　異構(gòu)計算是當今芯片行業(yè)的一個熱門詞匯，應(yīng)用范圍也越來越廣泛，從芯片到設(shè)備的產(chǎn)業(yè)鏈廠商，都對其表現(xiàn)出極大的興趣，但中國大多數(shù)處理器設(shè)計公司尚處在同構(gòu)時代。采訪中，華夏芯公司相關(guān)技術(shù)負責人告訴《中國電子報》記者：“所謂異構(gòu)計算，主要是指使用不同類型指令集和體系架構(gòu)的計算單元組成系統(tǒng)的計算方式。常見的計算單元類別包括CPU、GPU等處理器，以及DSP、ASIC、FPGA等。異構(gòu)計算的概念早在20世紀60年代中期就已經(jīng)誕生，但直到2000年以后，其編程方法才逐漸趨于理性”。

　　過去，處理器頻率的提升，并不需要結(jié)構(gòu)性變化，通過特定的硬件加速，即可不斷提升芯片性能。但是現(xiàn)在，隨著芯片技術(shù)的進步，經(jīng)常會碰到內(nèi)存、功耗方面的限制。引入特定單元、讓計算系統(tǒng)變成混合結(jié)構(gòu)，讓每一種不同類型的計算單元去執(zhí)行自己最擅長的任務(wù)，就成了必然?！斑@是近年來異構(gòu)計算得到更多關(guān)注的主要原因?！比A夏芯相關(guān)技術(shù)負責人告訴記者。

　　同時，華夏芯還表示，目前國內(nèi)市場上存在的異構(gòu)多核芯片還算不上真正意義的異構(gòu)計算，或者只是停留在“異構(gòu)計算1.0”時代。因為，目前的SoC芯片基本上只是實現(xiàn)了將CPU、GPU等集成到單獨一顆芯片上，內(nèi)核之間并沒有真正實現(xiàn)融合，從而強化內(nèi)核間的交互能力。真正的異構(gòu)計算只有通過架構(gòu)和系統(tǒng)的整合才能實現(xiàn)，通過架構(gòu)整合實現(xiàn)CPU、GPU、DSP等各種不同類型處理器的內(nèi)存統(tǒng)一尋址，通過系統(tǒng)的整合，從硬件到軟件完全實現(xiàn)對異構(gòu)計算的支持。

　　“如此，異構(gòu)內(nèi)核將會更加無縫地緊密聯(lián)系在一起。從硬件角度看，任何計算單元都能訪問統(tǒng)一的內(nèi)存，任何一個單元的更新對其他所有單元都是透明可見的，應(yīng)用程序能夠始終在最適合的計算單元上可靠執(zhí)行。從軟件角度看，應(yīng)用開發(fā)將變得輕松，任何程序都不必費心考慮不同處理器內(nèi)核之間的存儲差異。這將給計算性能以革命性的提高。”華夏芯指出：“如果說前一階段可以叫做異構(gòu)1.0的話，那么下一階段將進入異構(gòu)計算2.0時代?！?/span>

　　中國發(fā)展異構(gòu)計算存機遇

　　目前，國際主流芯片廠商大都已經(jīng)意識到這一發(fā)展趨勢，Intel、IBM、ARM、AMD等國際巨頭紛紛投入巨資，布局下一代異構(gòu)多核處理器。2015年英特爾斥資167億美元收購Altera，原因之一就是看中FPGA在下一代異構(gòu)多核處理器中的重要作用。另一家FPGA大廠賽靈思將與高通等芯片巨頭整合的傳聞也不時傳出。

　　IC設(shè)計業(yè)異構(gòu)計算的發(fā)展趨勢已經(jīng)基本明確。近三五年來，處理器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正在發(fā)展到一個新的歷史時期。目前中國發(fā)展芯片設(shè)計業(yè)面臨兩大挑戰(zhàn)：一是芯片設(shè)計的創(chuàng)新能力不強，大多設(shè)計公司的核心技術(shù)方案仍然依賴國外公司的授權(quán)解決;二是自主知識產(chǎn)權(quán)的處理器生態(tài)體系尚未形成強大的生態(tài)圈。只有解決了這些問題，中國的芯片設(shè)計業(yè)發(fā)才有望做大做強。對此，有關(guān)專家在“高性能異構(gòu)計算及網(wǎng)絡(luò)安全研討會”上指出，新的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)變革給了我國IC產(chǎn)業(yè)縮小與國際水平差距的機會。如果我們能夠抓住這些發(fā)展機會，下決心加大投入，將有望從根本上解決發(fā)展處理器產(chǎn)業(yè)面臨的一系列問題。

　　華夏芯將推“統(tǒng)一處理器平臺”

　　目前國際上的異構(gòu)計算出現(xiàn)三強鼎立之勢，分別是Intel的異構(gòu)計算體系、IBM發(fā)起的OpenPower體系，以及包括AMD、ARM、高通、聯(lián)發(fā)科、三星、華夏芯等發(fā)起成立的HSA體系。目前，Intel在PC與高性能計算(HPC)領(lǐng)域的優(yōu)勢明顯，而HSA在移動端(mPC)領(lǐng)域處于明顯優(yōu)勢。OpenPower成立最晚，主要面向高性能計算(HPC)領(lǐng)域。

　　“我們建議，中國處理器和操作系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)和從事異構(gòu)計算研究的大學、科研院所積極參與HSA。不同于Intel完全獨家主導全部標準，或者OpenPower中由IBM這樣明顯占據(jù)壓倒性技術(shù)優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)巨頭掌控話語權(quán)，HSA更加開放，強調(diào)的是通過合作制定一系列的軟硬件標準和協(xié)議，在降低異構(gòu)多核處理器相關(guān)軟硬件開發(fā)難度的同時，構(gòu)建兼容開放完善可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。對中國采用不同架構(gòu)的處理器企業(yè)而言，按照HSA標準開發(fā)的軟硬件產(chǎn)品之間將能實現(xiàn)兼容?！比A夏芯表示。

　　據(jù)了解，華夏芯正在開發(fā)并即將推出的“統(tǒng)一處理器平臺”是全球首次推出完全支持HSA標準的CPU GPU DSP的處理器IP核平臺，它從指令集、微架構(gòu)到工具鏈具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。同時，華夏芯還可進行SoC定制設(shè)計服務(wù)。這將有效改善國產(chǎn)IP核設(shè)計及許可上的短板。

　　總之，處理器IP核與生態(tài)系統(tǒng)兩方面問題的解決，將使中國自主處理器產(chǎn)業(yè)有望在下一代異構(gòu)計算時代，取得更快速的發(fā)展，趕上國際先進水平。