|
|
||||||||
當(dāng)前,雙核處理器幾成手機(jī)流行配置,四核也已閃亮登場(chǎng),嵌入式芯片正邁入“多核時(shí)代”。昨天從復(fù)旦大學(xué)傳出信息,該校專用集成電路與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)24核“復(fù)芯”處理器,在功耗基本不變的基礎(chǔ)上,成倍提升運(yùn)算速度。近日這一成果被具有“微電子領(lǐng)域奧林匹克”之稱的ISSCC(國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議)正式錄用,將于明年在該平臺(tái)上向全球發(fā)布。
據(jù)了解,這一24核處理器技術(shù),將主要應(yīng)用于通信、多媒體等領(lǐng)域。參與研發(fā)的曾曉洋教授打比方,如果現(xiàn)在主流配置的手機(jī)打開一個(gè)比較大的視頻文件需要5秒,那么嵌入了24核芯片的手機(jī)上陣,只需要一眨眼的工夫。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員虞志益博士介紹,過(guò)去的處理器通常是單核的,如同一個(gè)郵局,每天接收成千上萬(wàn)來(lái)自四面八方的包裹,但只有一名快遞員工,縱使這名員工技術(shù)再嫻熟,效率也是有限的。目前業(yè)界公認(rèn),單核頻率已幾乎增長(zhǎng)到了極值,難再有所突破。于是,多核,也就是“多雇幾個(gè)快遞員”,成了處理器研發(fā)領(lǐng)域的新方向,但是“快遞員”一多,他們之間的分工成了新的問(wèn)題,隨著處理器核數(shù)的增加,如何實(shí)現(xiàn)它們之間的交流、讓它們公平有序地完成任務(wù),成為多核處理器研發(fā)中必須解決的問(wèn)題。
一般而言,處理“如何分工”的核間通信技術(shù),主要有共享存儲(chǔ)和消息傳遞兩種方案。前者核與核之間不發(fā)生直接聯(lián)系,所有信息傳遞通過(guò)總臺(tái)中轉(zhuǎn);后者則可實(shí)現(xiàn)核間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交流。兩者各有優(yōu)劣。自2009年起,復(fù)旦團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)行第一版16核處理器的研究,在這個(gè)精心設(shè)計(jì)的“生產(chǎn)車間”里,16名“員工”被分成兩組,也被稱為兩個(gè)“簇”。每組8個(gè)“員工”,被命名為“PCore”,它們分別占據(jù)2個(gè)九宮格的外圍。九宮格的中心是一個(gè)名叫“MCore”的共享存儲(chǔ)器,它的功能相當(dāng)于“員工”之間的“寄存總臺(tái)”?!皢T工”與“總臺(tái)”之間都有雙向的“傳送帶”相連接。
在第一版16核處理器創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,2012年研發(fā)“復(fù)芯”24核處理器啟動(dòng),在處理核間通信問(wèn)題上,研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地提出將兩種核間通信方案有機(jī)融合,換句話說(shuō),提出全新信息流通架構(gòu),讓芯片運(yùn)行時(shí)自動(dòng)選擇更高效率的核間通信方式。例如,其中首次采用雙層“片上網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)。虞志益解釋:“芯片上面有很多核,它們之間的通訊可以類比于互聯(lián)網(wǎng)上許多計(jì)算機(jī)之間的通訊,這就好像把計(jì)算機(jī)之間的信息互聯(lián)網(wǎng)通訊放到了芯片上?!蓖ㄟ^(guò)這種將類似“互聯(lián)網(wǎng)”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“建設(shè)”在芯片上,可以迅速組成芯片內(nèi)多個(gè)“核”之間的高速信息交互通路,極大地提高核間通信的效率,從而提高這個(gè)多核處理器的工作效率。目前24核“復(fù)芯”的這一技術(shù)參數(shù)較國(guó)際同樣級(jí)別芯片高出30%。
當(dāng)解決了核間通信問(wèn)題,處理器上的核是否多多益善?24核、64核甚至100核是否會(huì)很快出現(xiàn)在普通消費(fèi)者的手機(jī)中?答案是否定的。如“復(fù)芯”24核芯片等兩位數(shù)多核芯片,目前在全世界范圍內(nèi)還基本只是實(shí)驗(yàn)室和科研中的概念與樣品,要進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段,瓶頸主要有二:一是功耗,多核意味著對(duì)電能消耗更大,發(fā)熱更多,提高能源效率、解決冷卻問(wèn)題是關(guān)鍵;二是與處理器配套的軟件問(wèn)題,只有更好地分配任務(wù),才能最大限度發(fā)揮多核帶來(lái)的硬件優(yōu)勢(shì)。
目前,研發(fā)團(tuán)隊(duì)期待能與業(yè)界有更廣泛和深層次合作,讓我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多核處理器早日與產(chǎn)品攜手發(fā)展,參與全球競(jìng)爭(zhēng)。曾曉洋說(shuō),“處理器領(lǐng)域需要自主創(chuàng)新的核心技術(shù),我們研究的東西,如果僅僅停留在紙上,即便獲得再多認(rèn)可,那也是失敗的?!?/p>
實(shí)習(xí)編輯:范文軒