專(zhuān)核專(zhuān)用 聯(lián)發(fā)科提前布局AI

自從英特爾公司聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾在上個(gè)世紀(jì)60年代提出“摩爾定律”以后，這個(gè)定律目前已經(jīng)被推斷可適用于所有技術(shù)，包括智能終端在內(nèi)的產(chǎn)品。例如以智能手機(jī)為例，目前業(yè)界普遍相信技術(shù)進(jìn)步的速度應(yīng)該每?jī)赡晏岣咭槐?，而?shí)際上這一定律也確實(shí)得到了廣泛驗(yàn)證。

回望2013年的移動(dòng)終端界，可以確認(rèn)這是一個(gè)極其重要且具有承上啟下意義的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。在當(dāng)年，蘋(píng)果推出了全球首款64位手機(jī)處理器A7，震動(dòng)業(yè)界。而另外兩家同屬安卓陣營(yíng)的亞洲芯片設(shè)計(jì)巨頭聯(lián)發(fā)科和三星公司則是共同將安卓移動(dòng)終端帶入了八核心處理器時(shí)代，安卓設(shè)備性能的飛速提升也從這個(gè)時(shí)期開(kāi)始了。

八核處理器對(duì)于手機(jī)算力的提升是用戶有目共睹的，但是在當(dāng)時(shí)的手機(jī)技術(shù)宅用戶群體中，他們更想要了解的是，剛剛問(wèn)世的八核處理器到底在使用中表現(xiàn)如何？所以在此之前，我們有必要從全球首款“4+4”八核處理器，也就是第一代大小核芯片三星Exynos 5410這款芯片說(shuō)起。

自從三星在2013年CES上發(fā)布這款主打高端市場(chǎng)的Exynos 5 Octa(Exynos 5410)處理器之后，業(yè)界圍繞著其真假八核的爭(zhēng)論就從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)。它的出現(xiàn)讓原本就甚囂塵上的“多核無(wú)用論“備受爭(zhēng)議，而這種討論在技術(shù)宅用戶中持續(xù)的聲音最廣。

如今我們回過(guò)頭去看，其實(shí)三星Exynos 5 Octa處理器并不是三星自己原創(chuàng)的架構(gòu)，而是ARM提出的big.LITTLE架構(gòu)設(shè)計(jì)在三星平臺(tái)的第一次實(shí)際展現(xiàn)。所以你可以看到Exynos 5 Octa采用四顆A15大核心來(lái)作為“超高性能”的代表，并配備四顆A7小核心同樣代表“節(jié)能功耗”，二者通過(guò)ARM的CCI-400互聯(lián)，根據(jù)工作負(fù)荷的大小來(lái)進(jìn)行切換。

這樣帶來(lái)的后果就是，當(dāng)年的exynos 5410處理器雖然號(hào)稱是使用了豪華陣容的八個(gè)物理核心，但受限于ARM公版授權(quán)方案的設(shè)計(jì)初衷，無(wú)論你怎么進(jìn)行調(diào)度，核心運(yùn)作時(shí)最多能展現(xiàn)在用戶面前的就只有四顆核心。

而當(dāng)時(shí)爭(zhēng)議的焦點(diǎn)在于，Exynos 5410的大小核調(diào)度模式，一度讓花了高價(jià)買(mǎi)三星旗艦機(jī)型的技術(shù)宅消費(fèi)者覺(jué)得無(wú)法接受。

圖：三星exynos 5410內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

不過(guò)從現(xiàn)在來(lái)看，大小核運(yùn)作的方式已經(jīng)被消費(fèi)者逐步接受，并且其優(yōu)點(diǎn)也逐步顯現(xiàn)。例如你在視頻播放、文檔處理、上網(wǎng)沖浪這些所謂的輕度應(yīng)用時(shí)系統(tǒng)會(huì)將工作分配和小核心，達(dá)到節(jié)能省電的效果；但你進(jìn)入大型游戲、高清錄影等模式時(shí)則會(huì)切入大核心的模式，這種調(diào)度其實(shí)就是如今集群遷移調(diào)度的雛形，也就是所謂的“4+4”模式，這種調(diào)度模式在之后高通的驍龍835，甚至蘋(píng)果的A10 Fusion下都能找到他的影子。

不過(guò)作為第一代大小核產(chǎn)品，在當(dāng)時(shí)由于制程工藝的落后和ARM高性能核心的功耗，再加上總線吞吐量等問(wèn)題的制約。用戶再進(jìn)行不同場(chǎng)景，不同強(qiáng)度應(yīng)用的時(shí)候，頻繁的進(jìn)行大小核心的切換，反而帶來(lái)了巨大的延遲，造成用戶體驗(yàn)的崩塌，當(dāng)時(shí)可謂是空有最強(qiáng)公版A15的性能，卻敗于調(diào)度模式，因此本質(zhì)上這種調(diào)度方案仍是讓設(shè)備以四核心的方式在運(yùn)作。

圖：聯(lián)發(fā)科MT6592以HMP方案實(shí)現(xiàn)了八核全開(kāi)，首款真八核芯片

而之后由聯(lián)發(fā)科技推出的主打中端市場(chǎng)的MT6592卻以支持異構(gòu)多處理(Heterogeneous Multi-Processing/HMP)方案受到中端用戶的好評(píng)，相比三星的big.LITTLE架構(gòu)，它通過(guò)并行處理器技術(shù)，可同時(shí)運(yùn)行所有的八個(gè)核心，并提供核心配置和軟件整合方案支持，確保每個(gè)核心獨(dú)立靈活地運(yùn)轉(zhuǎn)。

此種調(diào)度方式復(fù)雜度比簡(jiǎn)單的集群遷移模式要高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，需要系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)度器能夠辨別多核心的存在與不同，智能地將負(fù)載分配給八顆核心，而且切換的延遲要非常低，從而發(fā)揮全部核心的最大能效能。在當(dāng)時(shí)，MT6592雖然只是一顆定位于中端的手機(jī)處理器，但是卻在核心調(diào)度方案上使用了當(dāng)時(shí)旗艦機(jī)型都沒(méi)有使用的HMP模式，讓用戶在多場(chǎng)景使用中體驗(yàn)到設(shè)備高能效的流暢體驗(yàn)。

當(dāng)然實(shí)際上這也是ARM公版大小核架構(gòu)的最新功能，不過(guò)有了新技術(shù)的加持和內(nèi)部的優(yōu)化，聯(lián)發(fā)科后續(xù)還推出了首款真八核4G LTE芯片MT6595，成為當(dāng)年紅極一時(shí)的明星產(chǎn)品，而聯(lián)發(fā)科的“真八核”也成為之后很長(zhǎng)一段時(shí)間IC廠商爭(zhēng)相角逐的標(biāo)桿。

時(shí)至今日，消費(fèi)者對(duì)核數(shù)之爭(zhēng)已經(jīng)有了理性的認(rèn)知，更多的關(guān)注點(diǎn)落在了核數(shù)之間的分工協(xié)作上。而處理器的架構(gòu)也從大小核分工、單核大小頻率協(xié)作、多叢集設(shè)計(jì)方案演進(jìn)，例如近日海思980就搭載了 ARM的 DynamIQ 調(diào)度特性，雖然華為官方將其稱之為Flex-Scheduling多核智能調(diào)度機(jī)制，但本質(zhì)上就屬于多叢集的協(xié)作過(guò)程。

圖：海思980使用的多核調(diào)度機(jī)制，使用2xA76+2xA76+4xA55設(shè)計(jì)

我們可以直觀的看下，海思980的架構(gòu)主要分為三部分，其中A76的核心又分為兩組，分別是兩顆最高主頻為2.6GHz的運(yùn)算部分，負(fù)責(zé)提供高性能運(yùn)算；兩顆主頻為1.92GHz的能效比部分，負(fù)責(zé)日常的大部分應(yīng)用。最后四顆則是主頻為1.8GHz的A55小核心，負(fù)責(zé)低負(fù)載的應(yīng)用，提升續(xù)航能力等，整體上是屬于三檔能效架構(gòu)混合組成。

海思的這個(gè)架構(gòu)其實(shí)很有意思，它可以針對(duì)不同的運(yùn)算需求分配不同的核心去執(zhí)行，能夠?qū)⑿阅芫夥峙?，?dāng)然續(xù)航效果也更優(yōu)。另外海思980的這個(gè)方案雖然很有亮點(diǎn)，但對(duì)手機(jī)芯片產(chǎn)品有關(guān)注的朋友其實(shí)不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)年主打十核的聯(lián)發(fā)科Helio X20其實(shí)也使用了類(lèi)似的多叢集方案。

當(dāng)年聯(lián)發(fā)科Helio X20率先打出10核可謂是震驚業(yè)界，但我覺(jué)得它的最主要亮點(diǎn)反到不是在十核方面，而是提出了三（多）叢集的概念。聯(lián)發(fā)科X20通過(guò)MCSI互聯(lián)總線把這個(gè)十核進(jìn)行連接，形成三叢集的核心群，然后這三核心群再通過(guò)聯(lián)發(fā)科自研的CorePilot 3.0技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。

我們注意到CorePilot 3.0的技術(shù)文檔中有一個(gè)Square的排前算法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是這個(gè)算法會(huì)考慮到應(yīng)用的類(lèi)別，對(duì)應(yīng)用的特性有一個(gè)實(shí)時(shí)的學(xué)習(xí)，從而知道這個(gè)應(yīng)用對(duì)性能的需求程度，再調(diào)用相對(duì)應(yīng)的核心去進(jìn)行運(yùn)算，在這個(gè)調(diào)用的過(guò)程中，不同叢集的核心是可以搭配互相使用，例如可以兩大四小、可以四中四小，主要還是要依據(jù)當(dāng)前處理器的狀況以及應(yīng)用對(duì)運(yùn)算的需求。

例如你在使用手機(jī)看電子書(shū)、回郵件、聽(tīng)音樂(lè)的時(shí)候，系統(tǒng)就會(huì)主要啟動(dòng)小核心進(jìn)行工作；而你在持續(xù)微信聊天、看電影、上網(wǎng)沖浪的時(shí)候，具備更高性能的中核心則會(huì)負(fù)責(zé)這部分的運(yùn)算。

至于在開(kāi)啟大型游戲、極限預(yù)算的時(shí)候，大核心則會(huì)加入工作，并且在不同的使用場(chǎng)景下，不同的核心數(shù)都能參與進(jìn)來(lái)，所以網(wǎng)絡(luò)上此前調(diào)侃的“一核有難，九核圍觀”實(shí)際上給聯(lián)發(fā)科處理器帶來(lái)了莫大的冤屈。

伴隨著AI人工智能、大數(shù)據(jù)、5G網(wǎng)絡(luò)的到來(lái)，消費(fèi)人群在移動(dòng)終端體驗(yàn)上已經(jīng)有更加多元化的需求，例如智能手機(jī)方面的AI特性、多攝方案、全面屏等功能已經(jīng)代表著次世代移動(dòng)終端的發(fā)展方向，而在用戶對(duì)設(shè)備提出更高強(qiáng)度的使用情況下，處理器的調(diào)度模式顯得更加重要，這也對(duì)各家移動(dòng)終端廠商調(diào)試處理器的技術(shù)提出了更高的要求。

聯(lián)發(fā)科此前被吐槽為“一核有難，多核圍觀”， 所以這一點(diǎn)上我們依舊來(lái)看看聯(lián)發(fā)科的做法。

以聯(lián)發(fā)科目前最熱的Helio P60來(lái)說(shuō)，不僅處理器運(yùn)算性能上早已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)八核全開(kāi)，破除了“多核圍觀”的迷思，而且最關(guān)鍵的是聯(lián)發(fā)科已經(jīng)開(kāi)始朝著分工協(xié)作的思路演進(jìn)，例如P60就集成了雙核APU（AI處理單元），一開(kāi)始就讓AI處理器進(jìn)入了多核的時(shí)代。當(dāng)然這確實(shí)是出彩的一部分，但我倒覺(jué)得聯(lián)發(fā)科思路更正確的則是持續(xù)演進(jìn)其N(xiāo)euroPilot AI技術(shù)，讓手機(jī)芯片和AI的結(jié)合更近一步。

關(guān)于聯(lián)發(fā)科的NeuroPilot技術(shù)其實(shí)網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有很多分析，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)它是聯(lián)發(fā)科把CPU、GPU以及自主研發(fā)的APU（AI處理單元）等異構(gòu)運(yùn)算功能整合到SoC中的技術(shù)， 其中APU還可以進(jìn)一步擴(kuò)展到多核，而NeuroPilot平臺(tái)則會(huì)根據(jù)不同的場(chǎng)景和實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行運(yùn)算的合理分配，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)核專(zhuān)用、續(xù)航功能持續(xù)提升的特性，從根源上解決了網(wǎng)絡(luò)傳言的“一核有難，多核圍觀”的尷尬情況。

當(dāng)然還有一點(diǎn)就是，聯(lián)發(fā)科還提供NeuroPilot SDK，完整支持安卓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)API，不僅可以讓開(kāi)發(fā)者可以更貼近硬件的方式進(jìn)行編程，提高性能和功能，還可以方便系統(tǒng)各個(gè)硬件的分工協(xié)作，也將系統(tǒng)優(yōu)化從以往的CPU層面擴(kuò)展到各種專(zhuān)用核心，進(jìn)一步優(yōu)化了效率和功耗。

聯(lián)發(fā)科目前有多款芯片已經(jīng)使用NeuroPilot技術(shù)，例如Helio P60、A22，此外最新發(fā)布的Helio P70也同樣沿用這一思路，其自帶有APU專(zhuān)核，AI處理效率進(jìn)一步提升，此外還支持拍照美顏、人臉識(shí)別、場(chǎng)景優(yōu)化、景深預(yù)覽等，甚至實(shí)現(xiàn)了人體姿態(tài)識(shí)別這樣的功能。

當(dāng)然不可否認(rèn)的是，隨著手機(jī)處理器的性能瓶頸逐漸到來(lái)，以及手機(jī)芯片制程工藝的紅利不復(fù)，各大芯片設(shè)計(jì)廠商也開(kāi)始研究如何突破“摩爾規(guī)律”的限定，而AI顯然成為接下來(lái)一段時(shí)間的重心所在，聯(lián)發(fā)科目前在核心數(shù)這條路上確實(shí)找準(zhǔn)了方向，大膽布局ASIC（專(zhuān)用集合電路）機(jī)制的AI專(zhuān)核，兩代產(chǎn)品已經(jīng)打出一些成績(jī)。

而在AI的推動(dòng)下，據(jù)悉包括蘋(píng)果、三星、海思等產(chǎn)品未來(lái)都可能會(huì)具備AI專(zhuān)核，打破多核迷思，逐步演進(jìn)為專(zhuān)核專(zhuān)用將會(huì)是業(yè)界未來(lái)的主流思路。

從目前聯(lián)發(fā)科的布局來(lái)看，其AI已經(jīng)從智能手機(jī)延伸至智能穿戴、多媒體影音、智能家庭以及更廣泛的萬(wàn)物互聯(lián)設(shè)備等，而聯(lián)發(fā)科也在持續(xù)與多家中、美技術(shù)業(yè)者結(jié)盟，包含騰訊、曠視科技、商湯科技、虹軟等，整體前景值得看好，這家低調(diào)的華人企業(yè)在IC領(lǐng)域持續(xù)推進(jìn)科技的普惠，這也是筆者最欣賞的部分。