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兼容多种运算中心 HSA架构进步处理器动力功率

异质运算架构(HSA)将有助实现高效能、低功耗处理器设计。随着HSA标准和软体解决方案日益成熟,处理器研发人员将能利用此技术促进系统单芯片(SoC)内

异质运算架构(HSA)将有助完结高效能、低功耗处理器规划。跟着HSA规范和软体解决方案日益老练,处理器研制人员将能运用此技能促进体系单芯片(SoC)内部的异质中心协同运作,并透过软体将杂乱使命分配至最合适的运算单元,然后统筹高运算功率和低动力耗费。

异质运算的年代总算降临,刚好可以挽救处理器规划者脱离为投合摩尔定律的28奈米(nm)新制程本钱添加问题。处理器规划师不用仅仅仰赖贵重的低功率电晶体,而是可以透过体系架构改进,将软体作业负载分配至不同异质运算单元,藉此帮忙下降动力耗费。

业界大厂合力推进 HSA技能受注目

近年来,处理器动力功率的前进,八成是因为朝小型化半导体制程的迅速开展,跟着制作技能的移风易俗,每一电晶体的本钱不断提高,异质体系架构(Heterogenous System Architecture, HSA)等代替技能因而而兴起。

不同于仰赖相同通用中央处理器(CPU)中心的同质处理器架构,HSA衔接多种运算中心,如CPU、绘图处理器(GPU)、数位信号处理器(DSP)、现场可编程闸阵列(FPGA)及固定功用硬体等,各类中心针对不同类型的运用作业负载而优化。

由超微半导体(AMD)、安谋世界(ARM)、Imagination、联发科、高通(Qualcomm)、三星电子(Samsung Electronics)与德州仪器(TI)等所树立的“HSA基金会”,旨在保证运用程式可以将使命分配至关于特定作业负载具有最高电源功率的超微次世代绘图中心(GCN)运算单元,藉此妥善办理运用程式履行。HSA基金会树立一套衔接异质运算中心的敞开规范,让各家业者得以各自开展援助一起软体根底架构的解决方案,然后完结具有高效能及高电源功率的异质运用。

一起援助x86/ARM架构 HSA完结跨渠道规划

超微半导体于2014年头宣布A系列加快处理器(APU)–Kaveri,可援助HSA功用。软体业者可以运用该体系,规划出广泛布置援助HSA之运用程式所需的软体开发东西。

HSA 的重要特性之一是能跨渠道援助x86产品及安谋世界架构产品,并具有开发体系,可供开发援助HSA中心言语(HSAIL)的编译器及其他东西,促进真实的可携式运用。2014年6月初次揭露发布HSA体系架构规范(暂定为版别1.0)后,现已有更多软体开发团队可以得知HSA的概况,然后运用更为简略的 HSA异质运算编程模型开发出新的节电演算法。

因为现在体系效能扩展受限于电力耗费,超微半导体已着手研制援助高度平行使命,可于 CPU与GPU间无缝平移的异质运算方式。这项技能立异构成HSA的根底,带来加强动力功率,一起提高效能并保持可编程性的要害。而要整合CPU与GPU 于同一芯片,要害就在于GPU的规划。

每单位动力耗费所完结的作业是通用的动力功率方针。举例来说,一台笔记型电脑的功率越高,就能让运用者以越少的电池耗电量及越低的发热程度完结相同使命。就举动运算而言,美国动力之星计画(United States Energy Star Program)拟定一套典型耗能的合理概算规范;特别的是,这套规范是以“短期搁置”电力为首要依据。

一般来说,存取文件或翻开网页之后,运用者会花时刻检视成果。这样的搁置期间在现代体系中或许短如按键输入之间或影片讯框之间的距离,这段时刻处理器会进入低耗电状况。因而,超微半导体将运算才能除以规范动力运用,界说为其举动设备芯片的一般运用功率。例如,将两台效能附近的笔记型电脑相较,运用者必定偏好电池续航力较长的机种。同样地,若将两台电池续航力相同的笔记型电脑相较,运用者必定也会倾向挑选效能较高且反应速度较快的那一台。这两种状况都能透过规范运用动力功率方针详细出现。

超微半导体计画于未来6年之内将规范运用动力功率提高二十五倍,且已托付市场分析公司Tirias Research技能分析师就此方针加以评价,并为超微半导体所做研讨的成果统整成一份技能白皮书,公布于Tirias Research网站。

为到达二十五倍如此活跃的方针,超微半导体将广泛运用各种资源,除侧重架构、规划及软体等方面之外,还将辅以矽晶圆制程技能。详细而言,超微半导体将聚集于以下三大面向:

.智能即时电源办理的改进

这些改进有助于下降搁置耗电,并发挥快速完结作业以更快回复低耗电状况的“加快进入搁置形式(Race To Idle)”长处。

.强化异质运算才能

HSA可以协助APU提高一般作业负载效能(如以PCMark 8 v2.0等工业规范为基准测验所示),以及新式的视觉导向互动作业负载(如天然运用者介面连同印象及语音辨识)。

.高电源功率施行的立异

透过运用如先进功率闸控、低电压操作等技能以及进一步整合体系组件等做法,提高APU矽智财(IP)功率。

Tirias Research指出,将下降搁置耗电及智能化电源办理所到达的节电成效,一起与异质运算效能提高和程序改进相结合。超微半导体应能到达在2014?2020年之间完结二十五倍规范运用动力功率改进的方针。

超微半导体现在已将笔记型电脑中的GPU、记忆体控制器、输入/输出(I/O)控制器及周边汇流排等体系组件全部都整合于单一晶粒中,可完结一起监控 CPU 与GPU的精细化电源办理。这项技能可以有用平衡两种单元之间的电力最佳化,将散热才能会集在最需求散热的单元。除此之外,将GPU移至CPU晶粒,可以削减所需求之记忆体介面数量,一起还可以到达省电之作用。

超微半导体的智能电源办理以专用晶粒控制器追寻功耗、温度及各首要组件活动景象,使APU进一步提高功率。这种功率微控制器就像是“APU交响曲”的指挥,在正确的时刻将处理要点导向正确的方位,其可快速回应热事情,控制器可以快速分配电力到CPU的特定部位,以发挥最大效能与功率。别的,也能判别各单元何时最无活动现象,并将其运作下降至最小状况或将之彻底封闭。

处理元件若能以最短时刻完结作业,然后进入最深休眠状况,即到达其最大动力功率。这种“加快进入搁置形式”行为关于网页阅读、文件修改和相片修改等大都顾客导向使命都很有助益。和谐GPU与CPU的运用可以使APU更快完结使命,然后下降功率、削减总耗能(能量=功率×时刻)。此一耗电状况过渡时刻应极短,使单元赶快下降功率,让处理器可以在运用者进行按键输入或影片讯框之间,就可进入搁置状况。

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