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揭秘英特爾全新“超異構(gòu)計(jì)算”:敢問(wèn)“超”在何方?

本文作者: 任然 2019-04-01 06:18
導(dǎo)語(yǔ):從“Intel Inside”到“萬(wàn)有IN力”,加速數(shù)字經(jīng)濟(jì)落地

雷鋒網(wǎng)按:隨著5G通訊、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的發(fā)展,我們正邁向一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)的智能化社會(huì),這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中,數(shù)據(jù)即將成為未來(lái)社會(huì)的核心驅(qū)動(dòng)力。目前,數(shù)據(jù)產(chǎn)生的速度和規(guī)模,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了現(xiàn)有設(shè)備的處理和計(jì)算能力。未來(lái)更加多樣化的數(shù)據(jù)形態(tài)和計(jì)算場(chǎng)景,如何釋放數(shù)據(jù)紅利,對(duì)計(jì)算力提出了更高要求。

然而,芯片所具備的處理能力與針對(duì)不同形態(tài)數(shù)據(jù)的處理能力是完全不一樣的,因此從處理、傳輸、到存儲(chǔ)都需要更大的創(chuàng)新和革命。在眼下這場(chǎng)數(shù)字化、智能化變革面前,英特爾所圖的不僅僅是傳統(tǒng)的PC市場(chǎng),還要向數(shù)據(jù)中心、移動(dòng)、AI、物聯(lián)網(wǎng)等諸多市場(chǎng)擴(kuò)展。

前不久,英特爾在北京召開(kāi)了2019英特爾中國(guó)媒體紛享會(huì),這也是新任CEO Robert Swan上任之后的首場(chǎng)國(guó)內(nèi)媒體見(jiàn)面會(huì)。會(huì)上,英特爾將整體戰(zhàn)略的風(fēng)向標(biāo)定為“生產(chǎn)世界一流的半導(dǎo)體;引領(lǐng)AI與智能革命;成為領(lǐng)先的端到端平臺(tái)提供商;不懈追求卓越運(yùn)營(yíng)和效率”,為未來(lái)一年英特爾在中國(guó)的發(fā)展定下基調(diào)。

全方位計(jì)算創(chuàng)新

偉人云,“與天奮斗,其樂(lè)無(wú)窮;與地奮斗,其樂(lè)無(wú)窮;與人奮斗,其樂(lè)無(wú)窮”,對(duì)英特爾而言,推動(dòng)新制程可謂與天奮斗,研發(fā)新架構(gòu)可謂與地奮斗,而這與人奮斗,所指的卻不是與AMD長(zhǎng)達(dá)十幾年的競(jìng)爭(zhēng),而是在穩(wěn)坐江山時(shí)脫胎換骨。

存在于回憶殺里的那個(gè)英特爾,更多的是一家單純的PC處理器公司,然而英特爾公司全球副總裁兼中國(guó)區(qū)總裁楊旭表示,英特爾已從過(guò)去的以晶體管為中心堅(jiān)決地轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)為中心,并將“萬(wàn)物互聯(lián)”定為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

揭秘英特爾全新“超異構(gòu)計(jì)算”:敢問(wèn)“超”在何方?

無(wú)論是之前的架構(gòu)日、CES大展還是這次的紛享會(huì),英特爾一直在著重介紹其聚焦于六個(gè)工程領(lǐng)域的全新技術(shù)戰(zhàn)略,即:制程、架構(gòu)、內(nèi)存、互連、安全、軟件。

英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)宋繼強(qiáng)指出,任何單一的因素,都不足以滿足多元化的計(jì)算需求。“面向未來(lái),英特爾全方位推動(dòng)計(jì)算創(chuàng)新,引領(lǐng)‘超異構(gòu)計(jì)算’時(shí)代。以六大技術(shù)支柱帶來(lái)的指數(shù)級(jí)創(chuàng)新,將是英特爾未來(lái)的驅(qū)動(dòng)力?!?/p>

這六個(gè)技術(shù)支柱是環(huán)環(huán)嵌套的關(guān)系,通過(guò)超異構(gòu)計(jì)算,英特爾可以集成不同架構(gòu)、不同制程、3D封裝、互連和OneAPI等技術(shù)創(chuàng)新,為客戶提供更多的靈活性和更快的產(chǎn)品上市時(shí)間,全方位推動(dòng)計(jì)算創(chuàng)新發(fā)展。

當(dāng)然在此次公布的戰(zhàn)略中,“生產(chǎn)世界一流的半導(dǎo)體”仍然名列榜首,毫無(wú)疑問(wèn)英特爾最強(qiáng)勢(shì)的還是半導(dǎo)體產(chǎn)品,最內(nèi)層制程和封裝是制造芯片最基本的技術(shù)。宋繼強(qiáng)表示,制程工藝不斷向更高的晶體管密度發(fā)展,為芯片帶來(lái)更強(qiáng)的性能和更低的功耗。擁有領(lǐng)先的制程技術(shù),仍是構(gòu)建領(lǐng)先產(chǎn)品的關(guān)鍵。

敢問(wèn)“超”在何方?

其實(shí)異構(gòu)計(jì)算也并非什么新概念,只要是通過(guò)不同架構(gòu)的處理單元去完成同一個(gè)任務(wù)的產(chǎn)品,都可以成為是異構(gòu)計(jì)算。據(jù)雷鋒網(wǎng)了解,早在80年代開(kāi)始就有如SoC等各種異構(gòu)處理器的設(shè)計(jì)。

揭秘英特爾全新“超異構(gòu)計(jì)算”:敢問(wèn)“超”在何方?

所謂“超異構(gòu)計(jì)算”,“超”就超在可以把很多現(xiàn)有的、不同節(jié)點(diǎn)上已經(jīng)驗(yàn)證得挺好的晶片集成在一個(gè)封裝里。

宋繼強(qiáng)解釋道,以往的異構(gòu)形式,如SoC是把不同的IP核放在一個(gè)芯片里,其好處是最終芯片的性能功耗比最優(yōu),但要花上十幾個(gè)月時(shí)間以及大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)來(lái)開(kāi)發(fā),這就要求設(shè)計(jì)人員對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的理解一定夠深,且產(chǎn)品的靈活度不高,如果需求有變動(dòng),就要再等一個(gè)研發(fā)周期。

另外一類靈活度較高的是板卡級(jí)集成,比如有一塊CPU主板,加上FPGA版或DSP板,也是異構(gòu)。但是板卡級(jí)集成的弱點(diǎn)是體積大,板之間連接的功耗和帶寬都不是最優(yōu),在現(xiàn)在這個(gè)數(shù)據(jù)種類非常多樣的環(huán)境下,需要整合很多塊板卡,體積和功耗更難控制。

而超異構(gòu)計(jì)算以制程工藝以先進(jìn)的封裝技術(shù)作為基底,以Foveros 3D封裝技術(shù)為例,能夠把多種不同的完整晶片封裝在一起,設(shè)計(jì)將會(huì)更多樣、更靈活,且晶片間的互聯(lián)帶寬接近片內(nèi)互聯(lián),遠(yuǎn)高于SIP這類板級(jí)封裝所用的外部總線,可以更好地發(fā)揮異構(gòu)功效。

揭秘英特爾全新“超異構(gòu)計(jì)算”:敢問(wèn)“超”在何方?

值得關(guān)注的是,異構(gòu)碰到的最大瓶頸恰恰是如何實(shí)現(xiàn)沒(méi)有障礙的互相連通。宋繼強(qiáng)透露,英特爾除使用自己的架構(gòu)設(shè)計(jì)和晶片外,也將開(kāi)放諸如CXL這樣的互聯(lián)接口,可以于其他廠家的產(chǎn)品更好的封裝在一起。

“Foveros 3D封裝技術(shù)既快又靈活,成本上一定比板集組合便宜很多,說(shuō)不定比SoC還要更便宜,”宋繼強(qiáng)表示,“SoC整顆芯片使用同一種工藝打造,可能并不便宜,而Foveros 3D封裝技術(shù)支持各晶片使用各自最適合、最經(jīng)濟(jì)的工藝。”

以架構(gòu)創(chuàng)新為主導(dǎo)

在摩爾定律的指引下,英特爾在半導(dǎo)體市場(chǎng)上的領(lǐng)導(dǎo)地位似乎從未曾動(dòng)搖過(guò)。毫無(wú)疑問(wèn),客戶始終希望以同樣的錢得到越來(lái)越好的性能,CMOS的微縮至少在十年內(nèi)還是會(huì)繼續(xù)進(jìn)行下去,但隨著技術(shù)難度的挑戰(zhàn)越來(lái)越高,需要投入的資源會(huì)越來(lái)越高,必然會(huì)導(dǎo)致整個(gè)成本上升,如何才能發(fā)揮摩爾定律的經(jīng)濟(jì)效益?

揭秘英特爾全新“超異構(gòu)計(jì)算”:敢問(wèn)“超”在何方?

據(jù)宋繼強(qiáng)透露,英特爾將架構(gòu)創(chuàng)新作為未來(lái)十年創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)力,繼續(xù)帶來(lái)指數(shù)級(jí)的擴(kuò)展效應(yīng)。當(dāng)然,這里所說(shuō)的架構(gòu),不單單是指CPU內(nèi)核的設(shè)計(jì),也涵蓋了整個(gè)計(jì)算產(chǎn)品從硬件到軟件的所有構(gòu)成。

在存儲(chǔ)方面,大容量&高速的存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)于下一代計(jì)算產(chǎn)品至關(guān)重要,然而面對(duì)不斷呈指數(shù)增長(zhǎng)的計(jì)算需求,內(nèi)存一直以來(lái)僅以線性速率增長(zhǎng)。一方面,內(nèi)存帶寬限制會(huì)影響數(shù)據(jù)管道的運(yùn)行速度,另一方面,在當(dāng)前的存儲(chǔ)子系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)中,依然有兩層空白需要填補(bǔ),這需要更換慢速旋轉(zhuǎn)介質(zhì)來(lái)解決這一問(wèn)題。

傳統(tǒng)的存儲(chǔ)子系統(tǒng)分為三級(jí),CPU內(nèi)部的緩存最快,其次是能被CPU直接訪問(wèn)的內(nèi)存,再次是不被直接訪問(wèn)的外部存儲(chǔ),三級(jí)之間的速度差大至百倍到千倍。如果未來(lái)計(jì)算需要非常大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和訪問(wèn),這樣的速度差嚴(yán)重影響性能。

英特爾亞太研發(fā)有限公司總經(jīng)理盧炬盧炬向雷鋒網(wǎng)介紹,英特爾通過(guò)在緩存和DRAM之間插入封裝內(nèi)存,在DRAM和外部存儲(chǔ)之間插入傲騰內(nèi)存和固態(tài)盤,重塑內(nèi)存層級(jí)結(jié)構(gòu),使得兩層之間的速度差只有十倍左右,形成非常平滑的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),消除數(shù)據(jù)瓶頸,這對(duì)提高未來(lái)系統(tǒng)性能非常重要。

揭秘英特爾全新“超異構(gòu)計(jì)算”:敢問(wèn)“超”在何方?

同時(shí),在多樣化的計(jì)算時(shí)代,不僅需要強(qiáng)大的處理器,更要有一整套完善的軟件來(lái)發(fā)揮它們,有了新硬件,再通過(guò)軟件優(yōu)化,通??梢越o到一百倍以上的加速,如Skylake通過(guò)軟硬件集合優(yōu)化以后,AI推理性能可以提高275倍之多。

如何讓開(kāi)發(fā)者非常方便的使用這些成果呢?盧炬給出的解決方案是“oneAPI”。用戶只需學(xué)習(xí)一套開(kāi)發(fā)接口,就可以很容易的使用加速功能和不同的架構(gòu)之間的優(yōu)勢(shì),是用來(lái)釋放更多異構(gòu)軟件之間的性能非常重要的方式。

深化轉(zhuǎn)型,加速數(shù)字經(jīng)濟(jì)落地

隨著數(shù)據(jù)量的爆發(fā),基于數(shù)據(jù)的新產(chǎn)品、新應(yīng)用、新服務(wù)不斷產(chǎn)生。企業(yè)要抓住數(shù)字經(jīng)濟(jì)的新機(jī)遇,從數(shù)據(jù)中開(kāi)發(fā)價(jià)值,這不斷催生出多樣化的客戶應(yīng)用需求。

以數(shù)據(jù)為中心,英特爾的轉(zhuǎn)型不斷深化。2018財(cái)年,英特爾營(yíng)收突破700億美元,其中以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務(wù)占比達(dá)到48%。

英特爾將智能互聯(lián)科技應(yīng)用到各行各業(yè)的實(shí)際需求中,跟客戶一起充分地釋放數(shù)據(jù)紅利,共同開(kāi)發(fā)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的未來(lái)新機(jī)遇。

揭秘英特爾全新“超異構(gòu)計(jì)算”:敢問(wèn)“超”在何方?

“AI和5G將成為技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施,用戶對(duì)計(jì)算多元化提出了更高要求,客戶正在積極布局云到端?!庇⑻貭柟臼袌?chǎng)營(yíng)銷集團(tuán)副總裁兼中國(guó)區(qū)總經(jīng)理王銳談到,“英特爾以數(shù)據(jù)為中心的產(chǎn)品組合正在不斷擴(kuò)展,把六大技術(shù)支柱的戰(zhàn)略落實(shí)在從云到端的全線產(chǎn)品中,支持客戶從云到端更快地傳輸數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)、處理一切數(shù)據(jù),加速數(shù)字經(jīng)濟(jì)落地?!?/p>

據(jù)悉,英特爾將推出一系列10納米產(chǎn)品,從面向新型移動(dòng)PC客戶端的Lakefield平臺(tái),到專門面向5G無(wú)線接入和邊緣計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)芯片Snow Ridge,再到云端的Ice Lake處理器,從云到端全覆蓋。

與此同時(shí),英特爾還將整合計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資源,結(jié)合軟件技術(shù)形成強(qiáng)大的產(chǎn)品組合,針對(duì)客戶需求實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化的解決方案。比如CPU處理器和內(nèi)存、存儲(chǔ)的整合解決方案,進(jìn)一步提升客戶的反應(yīng)能力;CPU+Movidius+OpenVINO的軟硬件組合,在邊緣端加速推理。

此外,英特爾還與產(chǎn)業(yè)生態(tài)攜手,推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新,例如開(kāi)放Thunderbolt 3協(xié)議,推廣自動(dòng)駕駛安全框架(RSS),成立AI應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室和實(shí)施AI未來(lái)先鋒計(jì)劃,合作建設(shè)FPGA中國(guó)創(chuàng)新中心,聯(lián)合發(fā)起成立開(kāi)放數(shù)據(jù)中心聯(lián)盟、CXL開(kāi)放合作聯(lián)盟、邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,以及共推5G統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)落地。

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