异构 中国芯威武！搞定全球首款异构运算处理器

在2016年初于北京亦庄举行的“高性能异构计算与网络安全研讨会”上，华夏核心通用处理器技术有限公司即将推出全球首款完全支持异构系统架构的处理器。

我们先来看看媒体怎么说

据《中国电子报》报道，“处理器IP核和生态系统的解决方案，将使中国独立处理器行业有望在下一代异构计算时代实现更快的发展，赶上国际先进水平。”摘录如下:

1.华夏核心的突破，标志着中国在新一代异构计算方面取得了长足的进步，有望打破国外在原相对空白色处理器IP核心授权领域的垄断，彻底改变中国处理器行业核心知识产权基本依赖国外授权的被动局面。

2.从软件的角度来看，应用程序开发将变得容易，任何程序都不必费心考虑不同处理器内核之间的存储差异。这将彻底改变计算性能。

3.它是世界上第一个完全支持HSA标准的CPU+GPU+DSP的IP核心平台。从指令集、微架构到工具链，拥有完全独立的知识产权。同时，华夏核心还可以提供定制的SoC设计服务。这将有效改善国内IP核设计和授权的不足。那么，什么是异构系统架构呢？《中国电子新闻》的报道有多少真实材料，有多少水分？

什么是异构计算？

异构计算主要是指具有不同类型指令集和体系结构的计算单元组成一个系统的计算模式。

比如AMD的APU其实属于异构计算。

【编者按:AMD，也就是超微半导体公司。AMD专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器。此外，异构计算已经在超级计算领域得到应用，并且有取代同构计算的趋势。

比如美国的泰坦，中国的天河二号。国内正在升级或建设的三台100P超级计算机也采用异构计算。

相对于上面提到的泰坦和天河二号，由于CPU和加速器不能共享内存，会因为需要显式复制而造成性能损失。最新的异构系统架构的优点是可以开发成统一的内存编程——理论上可以实现对CPU、GPU、DSP等计算单元的统一内存寻址，这样当各个计算单元交换数据时，就不再需要将自己内存区域中已有的数据拷贝到对方的内存区域，而是可以通过同一个地址直接访问。

另外，在编程中，可以避免显式复制，使得程序员不必干预不同计算单元的内存管理，可以有效降低编程的复杂度。

当然，理想是满的，现实是很骨感的——不同内核直接缓存级别的互通一直是HSA架构无法克服的困难——虽然AMD的APU是通过把CPU和GPU集成在一个芯片上实现共享内存的。但是CPU和GPU的cache一直没有统一，不同的内核直接在Cache级别进行通信，这是HSA架构最大的技术难点。即使AMD等厂商为HSA绘制了非常漂亮的蓝图，在现阶段，HSA的优势并不大。

华夏核心的技术是什么？

华夏核心可能无法实现Cache级别的互操作性。

就HSA而言，AMD显然是最有影响力的厂商之一，但它的APU只实现了CPU+GPU和内存共享，但CPU和GPU的Cache还没有统一，华夏核心更是不依不饶，“该产品成功地在架构层面集成了CPU、GPU和DSP，实现了异构多核的统一寻址，让不同的内核无缝连接在一起。”一个初出茅庐的公司，技术水平已经超过了AMD这种老牌IC设计公司，真的让人难以置信。不知道AMD看到这段话是什么感受？

华夏核心所谓的“自主知识产权”有水分

据《中国电子报》报道，“华夏核心正在开发和即将推出的统一处理器平台，是全球首个完全支持HSA标准CPU+GPU+DSP的处理器IP核心平台。它拥有从指令集、微架构到工具链的完全自主知识产权。”这段话包含的信息真的让人难以置信。

虽然国内的ic设计厂商已经推出了很多产品，但是大部分都是购买国外的IP核心许可证或者国外芯片的背心。很少有单元能独立设计CPU、GPU或DSP，更谈不上同时具备三者的设计能力。

所以，我不相信一个没听说过，没有积累技术的厂商，可以横空，突然同时具备CPU、GPU、DSP的设计能力。

虽然实现独立指令集并不难，比如深圳中维电就采用了独立指令集，但由于无法兼容现有的软件生态，商业化基本没有市场前景。在党、政、军的市场已经被龙芯、神威、腾飞等独立芯片瓜分，武器装备、卫星、航天装备等特殊领域的嵌入式芯片已经被“拿走”的情况下，采用独立指令集在党、政、军的市场既没有商业市场前景，也没有一席之地。

再加上领导非常喜欢“自主知识产权”，所谓的“从指令集、微架构到工具链的完全自主知识产权”很可能有相当大的水分。

宣传被夸大了

目前，HSA的优势并不明显，离“计算性能的革命性提高”还很远。

而且就软件而言，虽然APU统一寻址方便编程，让程序员不必介入繁琐的CPU-GPU内存管理，《中国电子报》在华夏核心上报道说“任何程序都不必费心考虑不同处理器内核之间的存储差异”——消除CPU、GPU、DSP、ASIC、FPGA等计算单元之间的存储差异，就连AMD也只能说:“我做不到！”

中国的异构计算是怎么做的？

异构计算虽然是一个古老的概念，但目前并没有太大的比较优势，所以只在超级计算等少数领域取得了明显的成就，并有以同构计算取而代之的趋势。

与华夏核心等纸制品相比，上海高性能集成电路设计中心设计的国产众核芯片就是一个成功的例子。芯片有几个主核和200多个从核，主核主要负责逻辑运算，200多个从核可以使芯片具有极高的理论双精度浮点性能和良好的性能功耗比，其峰值双精度浮点运算速度超过每秒3万亿次，完全匹配英特尔的第二代至强融核。

根据“中国第一家拥有完全自主知识产权的异构计算处理器实验室破茧而出”的消息，华夏核心通用处理器技术有限公司还处于起步阶段，官网也很简单。除了“成为国内嵌入式处理器领域拥有自主知识产权的一流设计企业”意味着华夏核心专注于嵌入式处理器之外，基本没有什么有价值的信息，华夏核心可能还处于基层团队阶段。另外，“拥有从指令集、微架构到工具链的完全自主知识产权”需要深厚的技术积累，不是一朝一夕就能锻造出来的。

笔者斗胆推测，所谓“全球首次推出完全支持HSA标准，从指令集、微架构到工具链拥有完全自主知识产权的处理器IP核平台”，水分很大，推出的产品很可能是CPU+GPU+DSP集成的SOC。以目前华夏核心的公开信息和媒体报道来看，华夏核心颇有利用政策的嫌疑。