北京2022年12月19日 /美通社/ -- 在當(dāng)前數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，隨著5G、AI、云計(jì)算等新興領(lǐng)域?qū)τ?jì)算量的需求增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的體系架構(gòu)面臨性能和功耗瓶頸，已無(wú)法處理更復(fù)雜、更多樣的數(shù)據(jù)，難以滿(mǎn)足日益高漲的算力需求，異構(gòu)計(jì)算應(yīng)需而生。作為算力突破的新抓手，異構(gòu)計(jì)算能夠提高算力和性能，降低功耗和成本，并具備多類(lèi)型任務(wù)處理能力，在智算中心、云數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算等場(chǎng)景有著廣泛應(yīng)用。
12月16日，由高效能服務(wù)器和存儲(chǔ)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和開(kāi)放計(jì)算中國(guó)社區(qū)聯(lián)合主辦的 “異構(gòu)計(jì)算研究與實(shí)踐”第七期開(kāi)放計(jì)算技術(shù)沙龍?jiān)诰€(xiàn)上成功舉行，由CSDN直播，浪潮信息、央鏈等平臺(tái)轉(zhuǎn)播，超1.7萬(wàn)人次觀看。本期沙龍由高效能服務(wù)器和存儲(chǔ)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室首席研究員葉毓睿主持，匯集來(lái)自南開(kāi)大學(xué)、鴻鈞微電子、遇賢、數(shù)渡科技、矩向科技、澎峰科技等產(chǎn)學(xué)研用領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)家教授，圍繞智能異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)、芯片、超異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)、互連技術(shù)（PCIe）、異構(gòu)計(jì)算軟件棧等話(huà)題，共同探討異構(gòu)計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)。
首先，主持人葉毓睿研究員在開(kāi)場(chǎng)分享了高效能服務(wù)器和存儲(chǔ)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室最近的一些思考和觀點(diǎn)。他表示，我們面臨著算力多元化，需求猛增的情形，隨著摩爾定律的放緩，以及功耗墻、登納德縮放定律和阿姆達(dá)爾定律遭遇瓶頸，多元算力、異構(gòu)計(jì)算、邊緣計(jì)算、散熱技術(shù)和一切皆計(jì)算機(jī)的硬件重構(gòu)方向等趨勢(shì)和相關(guān)技術(shù)的研究和實(shí)踐，成為近些年來(lái)的熱點(diǎn)。
在主題演講環(huán)節(jié)，南開(kāi)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師李濤分享了“智能異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)研究及應(yīng)用”。他指出，異構(gòu)計(jì)算已經(jīng)成為云計(jì)算和邊緣計(jì)算等各種場(chǎng)景中的主流計(jì)算模式，GPU的出現(xiàn)已經(jīng)使得這一模式得到快速發(fā)展和成功應(yīng)用。以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展如火如荼，對(duì)以GPU為代表的異構(gòu)加速技術(shù)以及算力設(shè)備產(chǎn)生了更大的需求，并形成良性循環(huán)。隨著特定領(lǐng)域架構(gòu)和RISC-V開(kāi)源硬件等技術(shù)生態(tài)日漸完善，異構(gòu)計(jì)算模式將會(huì)更好地實(shí)現(xiàn)“專(zhuān)業(yè)的硬件干專(zhuān)業(yè)的計(jì)算任務(wù)”，為新時(shí)代的智能社會(huì)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供更好的算力支撐。
鴻鈞微電子產(chǎn)品工程部副總裁潘國(guó)振就“數(shù)據(jù)中心異構(gòu)計(jì)算探索”進(jìn)行主題分享。他表示，異構(gòu)計(jì)算技術(shù)來(lái)自于真真切切的業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求、為了解決某個(gè)算力問(wèn)題而存在，而業(yè)務(wù)需求是復(fù)雜的，計(jì)算熱點(diǎn)經(jīng)常是不明確的，軟硬件之間的分割線(xiàn)更是模糊的，數(shù)據(jù)流的方向往往會(huì)出乎硬件人所料。所以需要深入一線(xiàn)業(yè)務(wù)調(diào)研軟件棧細(xì)節(jié)，從全業(yè)務(wù)鏈路來(lái)找熱點(diǎn)、定方案、做產(chǎn)品。如果只是具備某種硬件技術(shù)，硬往業(yè)務(wù)環(huán)境里面去套，可能會(huì)水土不服。 當(dāng)然最好的辦法是從兩頭往中間走，一邊調(diào)研業(yè)務(wù)軟件棧，一邊深度打磨異構(gòu)產(chǎn)品，最終找到最佳的結(jié)合點(diǎn)。
隨著異構(gòu)計(jì)算在云計(jì)算、智能計(jì)算、邊緣計(jì)算等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，復(fù)雜多變的應(yīng)用場(chǎng)景和多樣化的算力形態(tài)也對(duì)異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)提出了更高的要求。數(shù)渡科技合作部總監(jiān)許勝分享了“異構(gòu)計(jì)算中的互聯(lián)技術(shù)應(yīng)用與探討”。他表示，為了獲取高性能和高效率的計(jì)算能力，利用CPU、GPU、NPU、FPGA等類(lèi)型計(jì)算單元構(gòu)建出具有多元化計(jì)算能力的算力平臺(tái)，這些計(jì)算單元之間通過(guò)異構(gòu)融合和協(xié)同工作，來(lái)共同滿(mǎn)足復(fù)雜場(chǎng)景下對(duì)計(jì)算的差異化需求。而統(tǒng)一的高速異構(gòu)互聯(lián)和高效的異構(gòu)資源管理系統(tǒng)，將有助于提升不同算力單元之間的協(xié)同優(yōu)化，降低多樣性算力綜合應(yīng)用的開(kāi)發(fā)難度，充分發(fā)揮異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)在靈活性、高效性等方面的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于異構(gòu)計(jì)算而言，“碎片化”是非常大的挑戰(zhàn)。遇賢副總裁、首席架構(gòu)師陳爭(zhēng)勝發(fā)表了“打破邊界，從芯片異構(gòu)到系統(tǒng)異構(gòu)”主題演講，他指出，面對(duì)異構(gòu)會(huì)帶來(lái)的“碎片化”挑戰(zhàn)，需要更多精心設(shè)計(jì)的抽象層級(jí)，使得有效算力能夠最大化。從CPU的視角來(lái)看，存在多個(gè)層面的異構(gòu)，首先是Die內(nèi)的異構(gòu)，比如大小核的異構(gòu)；再就是Chiplet或者說(shuō)封裝內(nèi)的異構(gòu)，比如CPU+GPGPU MCM封裝；還有系統(tǒng)層面的異構(gòu)，如通過(guò)CXL總線(xiàn)構(gòu)建一個(gè)多xPU、多級(jí)存儲(chǔ)的“對(duì)等”計(jì)算系統(tǒng)。此外，如何打破多個(gè)層級(jí)的邊界進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，如何降低硬件異構(gòu)對(duì)軟件架構(gòu)的影響，也是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。以芯片原廠(chǎng)及系統(tǒng)廠(chǎng)商共同主導(dǎo)的異構(gòu)生態(tài)，帶來(lái)了一次產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值重構(gòu)的機(jī)會(huì)。
關(guān)于未來(lái)計(jì)算架構(gòu)的演進(jìn)，矩向科技CEO黃朝波進(jìn)行了“新一代計(jì)算架構(gòu)：超異構(gòu)計(jì)算”的主題分享。隨著人工智能和元宇宙等創(chuàng)新應(yīng)用的爆發(fā)，底層的計(jì)算能力需要千倍萬(wàn)倍的提升。計(jì)算架構(gòu)從最開(kāi)始的單核串行，走到多核并行；又進(jìn)一步從同構(gòu)并行走到異構(gòu)并行；未來(lái)，會(huì)進(jìn)一步走向超異構(gòu)并行。黃朝波指出，串行編程符合人類(lèi)的思維，并行編程難度較大，異構(gòu)并行編程難度更大，超異構(gòu)并行編程更是地獄級(jí)難度。如何駕馭超異構(gòu)，是成敗的關(guān)鍵，也是需要重點(diǎn)投入的方向。未來(lái)，大算力芯片需要實(shí)現(xiàn)算力的多個(gè)數(shù)量級(jí)提升，是現(xiàn)有三大芯片CPU、GPU、DPU功能的部分或全部融合，成為通用的超異構(gòu)處理器。超異構(gòu)處理器為算力網(wǎng)絡(luò)提供超高算力密度的基礎(chǔ)單元，是面向云計(jì)算、邊緣計(jì)算以及自動(dòng)駕駛終端等復(fù)雜計(jì)算場(chǎng)景的通用、綜合、融合的單芯片解決方案。
在軟件棧方面，澎峰科技CEO張先軼分享了“異構(gòu)計(jì)算軟件棧的國(guó)產(chǎn)自主與國(guó)際化愿景”。他指出，異構(gòu)計(jì)算軟件棧作為底層硬件和上層應(yīng)用的橋梁，可以擴(kuò)展芯片的應(yīng)用范圍，提升計(jì)算性能。國(guó)際主流芯片公司都投入大量資源建設(shè)異構(gòu)計(jì)算軟件棧，例如Intel oneAPI，NVIDIA CUDA-X等。國(guó)內(nèi)異構(gòu)計(jì)算芯片公司，要么在構(gòu)建自主的語(yǔ)言、工具鏈，要么采取兼容CUDA語(yǔ)言的方式。從用戶(hù)角度說(shuō)，要么學(xué)習(xí)成本高，要么性能不佳。針對(duì)用戶(hù)期望的性能高、兼容多、使用便利等需求，澎峰科技采用開(kāi)源共建的模式，推出高性能計(jì)算庫(kù)PerfMPL庫(kù)解決性能問(wèn)題，跨平臺(tái)API編程PerfXAPI兼容更多硬件，PerfXPy科學(xué)計(jì)算平臺(tái)平衡便利和性能。
在最后的圓桌討論環(huán)節(jié)，遇賢副總裁、首席架構(gòu)師陳爭(zhēng)勝，數(shù)渡科技合作部總監(jiān)許勝，矩向科技CEO黃朝波等嘉賓，共同就異構(gòu)計(jì)算軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、如何實(shí)現(xiàn)不同加速器之間數(shù)據(jù)高效交互、超異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)發(fā)展展望、如何發(fā)揮算力多元化的優(yōu)勢(shì)等議題進(jìn)行了熱烈探討與交流，并和聽(tīng)眾進(jìn)行了深入的互動(dòng)問(wèn)答。
