[導讀]異質系統(tǒng)架構(Heterogeneous Systems Architecture，HSA)基金會在對未來的處理器SoC 設計工程師與相關軟件非常重要的新技術領域取得了不錯進展，但該技術要取得成功恐怕還有一段很長的路要走。日前AMD宣布將在明年1月
異質系統(tǒng)架構(Heterogeneous Systems Architecture，HSA)基金會在對未來的處理器SoC 設計工程師與相關軟件非常重要的新技術領域取得了不錯進展，但該技術要取得成功恐怕還有一段很長的路要走。
日前AMD宣布將在明年1月推出首款采用HSA技術的處理器;該架構能讓中央處理器(CPU)與繪圖處理核心共享資源。AMD以Linux為基礎開發(fā)了支持新架構的軟件，但到目前為止并未有其它支持HSA的處理器或操作系統(tǒng)計劃公布。
包括ARM、Imagination、聯(lián)發(fā)科(Mediatek)、高通(Qualcomm)與三星( Samsung)等移動處理器大廠與核心供貨商，也都是HSA基金會的成員;在一場日前于美國舉行的AMD開發(fā)者大會上，一位來自Imagination 的高層表示，該公司總有一天會支持HSA架構，但他并未透露相關產品的推出時間表。
ARM 首席技術官Mike Muller的態(tài)度更為保守，他在會中表示：“HSA對中型系統(tǒng)來說很好，但我不確定它是否能適用最小型的系統(tǒng)，我也不認為它能支持內含上萬顆處理器的高性能運算。單一系統(tǒng)的架構不會擴展到整個應用空間?！?BR>
蘋果(Apple)、Google與微軟(Microsoft)則對他們在iOS、Android與Chrome OS，還有Windows等操作系統(tǒng)對HSA的支持三緘其口;目前設計工程師雖然能撰寫驅動程序以在Windows等操作系統(tǒng)支持該架構，但并沒有更理想的解決方案。
而最與眾不同的是AMD的競爭對手英特爾(Intel)與Nvidia，這兩家公司與蘋果都在移動與臺式計算機系統(tǒng)支持OpenCL;由Khronos Group開發(fā)的 OpenCL 規(guī)格是針對各種繪圖處理器(GPU)之平行編程任務所開發(fā)的較高層級應用程序接口(API)。
OpenCL已經(jīng)存在好一段時間，但才剛開始加入一些HSA基金會正在定義的共享內存功能。一位Khronos與Nvidia的代表就指出，HSA、OpenCL以及Nvidia專有的Cuda軟件環(huán)境，其實是朝平行路線發(fā)展，并提供越來越類似的功能。
Cuda是Nvidia在高性能運算領域的一次成功出擊，曾進駐全球前五百大超級計算機;而由于很早就進軍高性能運算領域，市場上有越來越多采用Nvidia配備Cuda之GPU的系統(tǒng)。但這樣的情況也可能會改變。
高性能運算領域專家、美國伊利諾大學(University of Illinois)計算機科學教授Wen-mei Hwu表示：“超級計算機開發(fā)商每三到四年就會去找新東西、選定其中某個，然后在幾年后實際運用。”最新版的Cuda已經(jīng)可以支持部分HSA的平面內存 (flat-memory)功能，但Cuda并不怎么適合一些超級計算機應用程序，這就為HSA基金會與AMD帶來機會。
至于英特爾則在高階運算領域有自己的方案，其Xeon Phi 處理器采用60個簡化的 x86核心來處里平行任務，搭配該公司自家開發(fā)的工具; Phi 已經(jīng)開始獲得一些全球五百大超級計算機開發(fā)商的青睞(而且是在短時間內)。
HSA將擴展至GPU以外的處理器
HSA的特點在于能解決主流運算領域一些非常實際的問題，而該領域有越來越多看起來像是配備各種核心的智能手機芯片。
“我們一直很謹慎開發(fā)能支持各種加速處理器的(HSA)架構，”HSA基金會總經(jīng)理、專長繪圖處里的AMD院士Phil Rogers表示：“我們是以GPU為第一步，而其它種類的加速處理器是可以預期的，包括DSP、DMA引擎、譯碼器以及加密處理器;只要是合理的，每一 家公司都將會轉向開發(fā)加速處理器?！?BR>
HSA為程序開發(fā)者解決了非常實際的問題;如Rogers所言，當處理器的CPU與GPU核心擁有各自的內存時，要在處理器SoC上操作主流應用程序會有許多困難：“人們已經(jīng)開發(fā)了利用兩組處理器核心的應用程序，但問題在于它們是用很不自然的方式才能運作?！?BR>
Rogers表示，如果虛擬內存空間中存在只有CPU能理解的“指針(pointers)”，要橫跨現(xiàn)有的不同資料架構幾乎是不可能的。因此今日的移動應用程序設計工程師，通常得重新打造資料架構，以保持追蹤不同 CPU 與 GPU 核心的資料。
在專題演說中，Rogers提到了可利用HSA帶來之額外性能與簡易性的各種應用程序，例如在Hadoop與Map Reduce平臺上執(zhí)行的大型資料中心、特定的數(shù)據(jù)庫任務、石油天然氣探勘，以及電信營運商與網(wǎng)絡資料中心的媒體轉碼(media transcoding)。
因此HSA能為處理器與應用程序開發(fā)商帶來實際的優(yōu)勢，還有AMD──如果該公司能藉由某種方式 提供超越英特爾與Nvidia方案的獨特功能。而由于在電子學方面還有許多問題存在，一切只能等待。AMD早在2006年為了GPU收購ATI時，就看好微處理器的未來是混合式核心SoC;七年后，該公司仍堅持初衷，但要實現(xiàn)該愿景，還有好一段路得走。
日前AMD宣布將在明年1月推出首款采用HSA技術的處理器;該架構能讓中央處理器(CPU)與繪圖處理核心共享資源。AMD以Linux為基礎開發(fā)了支持新架構的軟件，但到目前為止并未有其它支持HSA的處理器或操作系統(tǒng)計劃公布。
包括ARM、Imagination、聯(lián)發(fā)科(Mediatek)、高通(Qualcomm)與三星( Samsung)等移動處理器大廠與核心供貨商，也都是HSA基金會的成員;在一場日前于美國舉行的AMD開發(fā)者大會上，一位來自Imagination 的高層表示，該公司總有一天會支持HSA架構，但他并未透露相關產品的推出時間表。
ARM 首席技術官Mike Muller的態(tài)度更為保守，他在會中表示：“HSA對中型系統(tǒng)來說很好，但我不確定它是否能適用最小型的系統(tǒng)，我也不認為它能支持內含上萬顆處理器的高性能運算。單一系統(tǒng)的架構不會擴展到整個應用空間?！?BR>
蘋果(Apple)、Google與微軟(Microsoft)則對他們在iOS、Android與Chrome OS，還有Windows等操作系統(tǒng)對HSA的支持三緘其口;目前設計工程師雖然能撰寫驅動程序以在Windows等操作系統(tǒng)支持該架構，但并沒有更理想的解決方案。
而最與眾不同的是AMD的競爭對手英特爾(Intel)與Nvidia，這兩家公司與蘋果都在移動與臺式計算機系統(tǒng)支持OpenCL;由Khronos Group開發(fā)的 OpenCL 規(guī)格是針對各種繪圖處理器(GPU)之平行編程任務所開發(fā)的較高層級應用程序接口(API)。
OpenCL已經(jīng)存在好一段時間，但才剛開始加入一些HSA基金會正在定義的共享內存功能。一位Khronos與Nvidia的代表就指出，HSA、OpenCL以及Nvidia專有的Cuda軟件環(huán)境，其實是朝平行路線發(fā)展，并提供越來越類似的功能。
Cuda是Nvidia在高性能運算領域的一次成功出擊，曾進駐全球前五百大超級計算機;而由于很早就進軍高性能運算領域，市場上有越來越多采用Nvidia配備Cuda之GPU的系統(tǒng)。但這樣的情況也可能會改變。
高性能運算領域專家、美國伊利諾大學(University of Illinois)計算機科學教授Wen-mei Hwu表示：“超級計算機開發(fā)商每三到四年就會去找新東西、選定其中某個，然后在幾年后實際運用。”最新版的Cuda已經(jīng)可以支持部分HSA的平面內存 (flat-memory)功能，但Cuda并不怎么適合一些超級計算機應用程序，這就為HSA基金會與AMD帶來機會。
至于英特爾則在高階運算領域有自己的方案，其Xeon Phi 處理器采用60個簡化的 x86核心來處里平行任務，搭配該公司自家開發(fā)的工具; Phi 已經(jīng)開始獲得一些全球五百大超級計算機開發(fā)商的青睞(而且是在短時間內)。
HSA將擴展至GPU以外的處理器
HSA的特點在于能解決主流運算領域一些非常實際的問題，而該領域有越來越多看起來像是配備各種核心的智能手機芯片。
“我們一直很謹慎開發(fā)能支持各種加速處理器的(HSA)架構，”HSA基金會總經(jīng)理、專長繪圖處里的AMD院士Phil Rogers表示：“我們是以GPU為第一步，而其它種類的加速處理器是可以預期的，包括DSP、DMA引擎、譯碼器以及加密處理器;只要是合理的，每一 家公司都將會轉向開發(fā)加速處理器?！?BR>
HSA為程序開發(fā)者解決了非常實際的問題;如Rogers所言，當處理器的CPU與GPU核心擁有各自的內存時，要在處理器SoC上操作主流應用程序會有許多困難：“人們已經(jīng)開發(fā)了利用兩組處理器核心的應用程序，但問題在于它們是用很不自然的方式才能運作?！?BR>
Rogers表示，如果虛擬內存空間中存在只有CPU能理解的“指針(pointers)”，要橫跨現(xiàn)有的不同資料架構幾乎是不可能的。因此今日的移動應用程序設計工程師，通常得重新打造資料架構，以保持追蹤不同 CPU 與 GPU 核心的資料。
在專題演說中，Rogers提到了可利用HSA帶來之額外性能與簡易性的各種應用程序，例如在Hadoop與Map Reduce平臺上執(zhí)行的大型資料中心、特定的數(shù)據(jù)庫任務、石油天然氣探勘，以及電信營運商與網(wǎng)絡資料中心的媒體轉碼(media transcoding)。
因此HSA能為處理器與應用程序開發(fā)商帶來實際的優(yōu)勢，還有AMD──如果該公司能藉由某種方式 提供超越英特爾與Nvidia方案的獨特功能。而由于在電子學方面還有許多問題存在，一切只能等待。AMD早在2006年為了GPU收購ATI時，就看好微處理器的未來是混合式核心SoC;七年后，該公司仍堅持初衷，但要實現(xiàn)該愿景，還有好一段路得走。
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