這樣的技術(shù)型CEO少見！Imagination CEO首度來華詳解最新異構(gòu)處理器I6500 - 全文

于今年5月26日擔(dān)任Imagination 公司CEO Andrew Heath近日在北京首度接受中國媒體采訪，在采訪中， 講求務(wù)實的他沒有大篇幅的勾勒Imagination未來藍圖，而是在介紹了Imagination的現(xiàn)狀和未來發(fā)展策略后，詳細講解了Imagination最新推出的最新異構(gòu) MIPS CPU Warrior I-class I6500，這款多線程、多核、多集群設(shè)計的處理器可為多核異構(gòu)設(shè)計提供全新等級系統(tǒng)效率與可擴展的運算能力。目標(biāo)應(yīng)用包括汽車輔助駕駛 ( ADAS )系統(tǒng)和無人駕駛汽車、網(wǎng)絡(luò)、無人機、工業(yè)自動化、安全、視頻分析、機器學(xué)習(xí)以及其他日益依賴于異構(gòu)運算的各種應(yīng)用。這款處理器到底有多強大呢？

一、什么是異構(gòu)處理器？

在詳解I6500之前，讓我們首先了解下異構(gòu)處理器，目前在國內(nèi)外，異構(gòu)處理器概念非常火爆，業(yè)界達成的共識是讓各個處理器做自己最擅長的事情是最高能效的，異構(gòu)處理器主要是指使用不同類型指令集和體系架構(gòu)的計算單元（CPU、GPU、DSP、ASIC、FPGA......）組成的系統(tǒng)。

異構(gòu)處理器主要優(yōu)點是一可以讓各個計算單元執(zhí)行自己最擅長的任務(wù)。二可以避免顯式拷貝，最新的異構(gòu)計算理論上要求實現(xiàn)CPU、GPU、DSP等計算單元實現(xiàn)內(nèi)存統(tǒng)一尋址，使CPU、GPU等計算單元可以共享內(nèi)存，不必將數(shù)據(jù)復(fù)制一份到對方的內(nèi)存區(qū)域中。這樣程序員們不用介入不同計算單元的內(nèi)存管理，能有效降低編程的繁瑣程度。

不同內(nèi)核直接cache級互通，這是異構(gòu)處理器最大的技術(shù)難點也是區(qū)別于普通多核SoC的一個關(guān)鍵點，“在談到同步異構(gòu)時，我們講的并不是在不同層級上的SOC技術(shù)。SOC可以包含不同類型CPU、GPU和DSP等，而異構(gòu)處理器要考慮如何提供持續(xù)性內(nèi)存。另外，我們的異構(gòu)處理器還可以擴展，實現(xiàn)集群或者是跨集群?！?Andrew Heath強調(diào)?！拔覀儗崿F(xiàn)的是內(nèi)外異構(gòu)--根據(jù)系統(tǒng)需求同步進行優(yōu)化配置:為單一集群內(nèi)的多線程64比特CPU內(nèi)核或者配置為片上CPU集群和GPU或加速器集群。”

二、異構(gòu)是未來

“異構(gòu)是未來，因為很多處理器方案需要優(yōu)化功耗、性能和面積，需要集成來自多個供應(yīng)商的IP。需要移植硬件和驅(qū)動程序軟件，還需要共同的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境和虛擬內(nèi)存共享環(huán)境。這些可以通過異構(gòu)處理器來實現(xiàn)。” Heath表示，“現(xiàn)今的異構(gòu) SoC 設(shè)計需將高性能的 CPU 集群與 GPU 或加速器集群結(jié)合起來，共同處理相同的數(shù)據(jù)集。因此I6500 是具有高度可擴展性的解決方案?！?/p>

它能夠在集群中連續(xù)一致地部署優(yōu)化的 CPU 核配置 (“內(nèi)部異構(gòu)”，‘Heterogeneous Inside’)，也能根據(jù)系統(tǒng)需求，在芯片上部署各種配置的 CPU 集群和 GPU 或加速器集群 (“外部異構(gòu)”，‘Heterogeneous Outside’) 。這就是I6500號稱的內(nèi)外異構(gòu)。

“MIPS內(nèi)核還有一個特點就是可以實現(xiàn)多線程，這個技術(shù)和我們現(xiàn)在常見到的X86處理器里用的單核雙線程，或者是雙核四線程非常類似。而我們的多線程是唯一一個可以授權(quán)的技術(shù)，通過這個技術(shù)可以顯著提升性能。多線程跟多核不一樣，當(dāng)核數(shù)增加的時候性能不會線性增加，而多線程可以線性增加性能，比如雙線程到四線程可以提升100%性能，而雙核到四核只能提升不到50%的性能?！?Imagination中國區(qū)總經(jīng)理劉國軍補充說。

Andrew Heath表示一個單線程的6500內(nèi)核可以根據(jù)配置來實現(xiàn)是單線程還是四線程，這些核還可以組成集群，每一個集群可以是6個核。每一個核又可以配置為單線程或者是雙線程或者是四線程。而且每一個核的配置不會影響其他內(nèi)核。

“我們在設(shè)計的時候，確保每一個核能夠?qū)崿F(xiàn)單獨能耗和單獨頻率，這樣的話，我們就可以創(chuàng)造一個系統(tǒng)，它跟市場上其他的同類產(chǎn)品有很大不同。”他強調(diào)。

“我們看到這個例子中就包括不同層級的處理器，有MIPS處理器、Power VR GPU到到下面的DSP，我們的目的就是能夠為系統(tǒng)設(shè)計師提供最大的靈活性。GPU能夠支持實現(xiàn)3D圖像的處理還有數(shù)學(xué)運算。MIPS像其他運算處理器一樣，能實現(xiàn)托管操作系統(tǒng)，還有其他的運算等。”Imagination 公司 MIPS 處理器 IP 執(zhí)行副總裁 Jim Nicholas 表示 ： “I6500 已為可擴展的異構(gòu)多核設(shè)計樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)，而在ADAS領(lǐng)域的領(lǐng)先者Mobileye 已經(jīng)采用了這個異構(gòu)處理器。”

據(jù)介紹，I6500 CPU 將在 Mobileye 的下一代 EyeQ?5 SoC 的異構(gòu)一致性處理集群扮演重要角色，此款 SoC 將用于在 2020 年問世的完全無人駕駛 ( FAD ) 汽車中作為中央處理器，負責(zé)傳感器融合 ( sensor fusion ) 的運算操作。EyeQ5? 共內(nèi)建 8 個多線程 MIPS CPU 核，并與 18 個 Mobileye 的視覺處理器 ( VP ) 核耦合在一起。通過結(jié)合 Mobileye 的各種單/多攝像頭駕駛輔助/自駕車系統(tǒng)算法，并運用其特定的視覺加速器以及 Imagination 的 MIPS CPU 提供的超高效率實時處理與控制，這些視覺處理器將能以極低的功耗實現(xiàn)優(yōu)異的運算能力。

Mobileye 公司工程資深副總裁 Elchanan Rushinek 表示憑借EyeQ5?期望能實現(xiàn) 8 倍的性能增強。I6500 CPU的硬件虛擬化功能為多操作系統(tǒng)的開放軟件平臺奠定了堅實的基礎(chǔ)。

三、I6500 CPU主要特性

“I6500 CPU為應(yīng)對當(dāng)前及未來的計算和異構(gòu)應(yīng)用挑戰(zhàn)而設(shè)計，應(yīng)用領(lǐng)域包括ADAS 及自動駕駛汽車、網(wǎng)絡(luò)、無人機、工業(yè)自動化、安全、視頻分析、機器學(xué)習(xí)等等，可用于實現(xiàn)安全、實時嵌入式系統(tǒng)平臺優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)及特性，支持并行多線程（SMT）、硬件虛擬化、OmniShield 虛擬化安全。?！?Andrew Heath對技術(shù)如數(shù)家珍，這樣的技術(shù)型CEO確實少見。

目前，I6500 CPU現(xiàn)已開放授權(quán)，已獲多家授權(quán)客戶，預(yù)計 2017 年第一季度可全面供應(yīng)。

MIPS I6500 CPU的重要特性包括：
● 內(nèi)部異構(gòu)：在單一集群中，設(shè)計人員能夠通過不同的線程組合、不同緩存容量、不同頻率甚至電壓來配置每個 CPU ，實現(xiàn)最優(yōu)化的功耗。
● 外部異構(gòu)：擁有 AMBA? ACE 接口的最新 MIPS 一致性管理器 ( Coherence Manager ) ，能與 Arteris 及Netspeed 等提供的常用 ACE 一致性架構(gòu)解決方案相連，讓設(shè)計人員混合搭配處理集群的芯片配置，包括 PowerVR GPU 或其他的加速器 ，以實現(xiàn)出色的系統(tǒng)效率。
● 并行多線程 ( SMT ) ：以MIPS CPU 在多代產(chǎn)品廣泛超標(biāo)量結(jié)構(gòu)雙發(fā)射執(zhí)行 ( dual issue ) 設(shè)計為基礎(chǔ)，此經(jīng)過驗證的特性能在每個時鐘周期的多個線程中執(zhí)行多個指令，可提供更高的利用率及 CPU 效率。
● 硬件虛擬化 ( VZ ) ：I6500 還具有 MIPS I6400 核率先支持的實時硬件虛擬化技術(shù)。通過將以前多個 CPU 核的應(yīng)用安全地整合在一個核中，設(shè)計人員能夠節(jié)省成本、降低多核的功耗，并能根據(jù)每個應(yīng)用有針對性地動態(tài)配置 CPU 帶寬。
● SMT + VZ：在 I6500 中結(jié)合 SMT 與 VZ ，可為要求實時響應(yīng)的應(yīng)用提供 “零上下文切換” (“ zero context switching ”) 的特性。此特性再加上提供緊耦合便簽式存儲器 ( scratchpad memory ) ，使得 I6500 成為需要確定性 (deterministic)代碼執(zhí)行的應(yīng)用的理想選擇。
● 運算密集、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的理想選擇：I6500 專為高性能/高效率數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計，能以每個 CPU 的數(shù)據(jù)便簽式存儲器( scratchpad memory )來本地化運算資源，并可在線程與核之間提供快速路徑信息/數(shù)據(jù)傳送的特性。
● 支持 OmniShield? 技術(shù)：Imagination 的整個處理器系列產(chǎn)品均采用了其多域 ( multi-domain ) 安全性技術(shù)，能在可信任的環(huán)境中隔離應(yīng)用程序，并通過隔離為安全奠定基礎(chǔ)。
● 簡化軟件開發(fā)：I6500 以成熟的 MIPS ISA 為基礎(chǔ)，擁有多家供應(yīng)商共同組成的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的廣泛支持。采用 I6500 的客戶能夠享有多樣化的編譯器、調(diào)試器、操作系統(tǒng)、超級用戶管理程序以及應(yīng)用軟件選擇，這些全部都已針對 MIPS ISA 進行了優(yōu)化設(shè)計。