【原创】这样的技术型CEO少见!Imagination CEO首度来华详解最新异构处理器I6500

作者:电子创新网张国斌

于今年5月26日担任Imagination 公司CEO Andrew Heath近日在北京首度接受中国媒体采访,在采访中, 讲求务实的他没有大篇幅的勾勒Imagination未来蓝图,而是在介绍了Imagination的现状和未来发展策略后,详细讲解了Imagination最新推出的最新异构 MIPS CPU Warrior I-class I6500。这款多线程、多核、多集群设计的处理器可为多核异构设计提供全新等级系统效率与可扩展的运算能力。目标应用包括汽车辅助驾驶 ( ADAS )系统和无人驾驶汽车、网络、无人机、工业自动化、安全、视频分析、机器学习以及其他日益依赖于异构运算的各种应用。这款处理器到底有多强大呢?

一、什么是异构处理器?

在详解I6500之前,让我们首先了解下异构处理器,目前在国内外,异构处理器概念非常火爆,业界达成的共识是让各个处理器做自己最擅长的事情是最高能效的,异构处理器主要是指使用不同类型指令集和体系架构的计算单元(CPU、GPU、DSP、ASIC、FPGA......)组成的系统。

异构处理器主要优点是一可以让各个计算单元执行自己最擅长的任务。二可以避免显式拷贝,最新的异构计算理论上要求实现CPU、GPU、DSP等计算单元实现内存统一寻址,使CPU、GPU等计算单元可以共享内存,不必将数据复制一份到对方的内存区域中。这样程序员们不用介入不同计算单元的内存管理,能有效降低编程的繁琐程度。

不同内核直接cache级互通,这是异构处理器最大的技术难点也是区别于普通多核SoC的一个关键点,“在谈到同步异构时,我们讲的并不是在不同层级上的SOC技术。SOC可以包含不同类型CPU、GPU和DSP等,而异构处理器要考虑如何提供持续性内存。另外,我们的异构处理器还可以扩展,实现集群或者是跨集群。” Andrew Heath强调。“我们实现的是内外异构--根据系统需求同步进行优化配置:为单一集群内的多线程64比特CPU内核或者配置为片上CPU集群和GPU或加速器集群。”

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二、异构是未来

“异构是未来,因为很多处理器方案需要优化功耗、性能和面积,需要集成来自多个供应商的IP。需要移植硬件和驱动程序软件,还需要共同的应用程序开发环境和虚拟内存共享环境。这些可以通过异构处理器来实现。” Heath表示,“现今的异构 SoC 设计需将高性能的 CPU 集群与 GPU 或加速器集群结合起来,共同处理相同的数据集。因此I6500 是具有高度可扩展性的解决方案。”

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它能够在集群中连续一致地部署优化的 CPU 核配置 (“内部异构”,‘Heterogeneous Inside’),也能根据系统需求,在芯片上部署各种配置的 CPU 集群和 GPU 或加速器集群 (“外部异构”,‘Heterogeneous Outside’) 。这就是I6500号称的内外异构。

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“MIPS内核还有一个特点就是可以实现多线程,这个技术和我们现在常见到的X86处理器里用的单核双线程,或者是双核四线程非常类似。而我们的多线程是唯一一个可以授权的技术,通过这个技术可以显著提升性能。多线程跟多核不一样,当核数增加的时候性能不会线性增加,而多线程可以线性增加性能,比如双线程到四线程可以提升100%性能,而双核到四核只能提升不到50%的性能。” Imagination中国区总经理刘国军补充说。

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Andrew Heath表示一个单线程的6500内核可以根据配置来实现是单线程还是四线程,这些核还可以组成集群,每一个集群可以是6个核。每一个核又可以配置为单线程或者是双线程或者是四线程。而且每一个核的配置不会影响其他内核。

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“我们在设计的时候,确保每一个核能够实现单独能耗和单独频率,这样的话,我们就可以创造一个系统,它跟市场上其他的同类产品有很大不同。”他强调。

“我们看到这个例子中就包括不同层级的处理器,有MIPS处理器、Power VR GPU到到下面的DSP,我们的目的就是能够为系统设计师提供最大的灵活性。GPU能够支持实现3D图像的处理还有数学运算。MIPS像其他运算处理器一样,能实现托管操作系统,还有其他的运算等。”Imagination 公司 MIPS 处理器 IP 执行副总裁 Jim Nicholas 表示 : “I6500 已为可扩展的异构多核设计树立了新的标准,而在ADAS领域的领先者Mobileye 已经采用了这个异构处理器。”

据介绍,I6500 CPU 将在 Mobileye 的下一代 EyeQ®5 SoC 的异构一致性处理集群扮演重要角色,此款 SoC 将用于在 2020 年问世的完全无人驾驶 ( FAD ) 汽车中作为中央处理器,负责传感器融合 ( sensor fusion ) 的运算操作。EyeQ5® 共内建 8 个多线程 MIPS CPU 核,并与 18 个 Mobileye 的视觉处理器 ( VP ) 核耦合在一起。通过结合 Mobileye 的各种单/多摄像头驾驶辅助/自驾车系统算法,并运用其特定的视觉加速器以及 Imagination 的 MIPS CPU 提供的超高效率实时处理与控制,这些视觉处理器将能以极低的功耗实现优异的运算能力。

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Mobileye 公司工程资深副总裁 Elchanan Rushinek 表示凭借EyeQ5®期望能实现 8 倍的性能增强。I6500 CPU的硬件虚拟化功能为多操作系统的开放软件平台奠定了坚实的基础。

三、I6500 CPU主要特性

“I6500 CPU为应对当前及未来的计算和异构应用挑战而设计,应用领域包括ADAS 及自动驾驶汽车、网络、无人机、工业自动化、安全、视频分析、机器学习等等,可用于实现安全、实时嵌入式系统平台优化的关键技术及特性,支持并行多线程(SMT)、硬件虚拟化、OmniShield 虚拟化安全。。” Andrew Heath对技术如数家珍,这样的技术型CEO确实少见。

目前,I6500 CPU现已开放授权,已获多家授权客户,预计 2017 年第一季度可全面供应。

MIPS I6500 CPU的重要特性包括:
● 内部异构:在单一集群中,设计人员能够通过不同的线程组合、不同缓存容量、不同频率甚至电压来配置每个 CPU ,实现最优化的功耗。
● 外部异构:拥有 AMBA® ACE 接口的最新 MIPS 一致性管理器 ( Coherence Manager ) ,能与 Arteris 及Netspeed 等提供的常用 ACE 一致性架构解决方案相连,让设计人员混合搭配处理集群的芯片配置,包括 PowerVR GPU 或其他的加速器 ,以实现出色的系统效率。
● 并行多线程 ( SMT ) :以MIPS CPU 在多代产品广泛超标量结构双发射执行 ( dual issue ) 设计为基础,此经过验证的特性能在每个时钟周期的多个线程中执行多个指令,可提供更高的利用率及 CPU 效率。
● 硬件虚拟化 ( VZ ) :I6500 还具有 MIPS I6400 核率先支持的实时硬件虚拟化技术。通过将以前多个 CPU 核的应用安全地整合在一个核中,设计人员能够节省成本、降低多核的功耗,并能根据每个应用有针对性地动态配置 CPU 带宽。
● SMT + VZ:在 I6500 中结合 SMT 与 VZ ,可为要求实时响应的应用提供 “零上下文切换” (“ zero context switching ”) 的特性。此特性再加上提供紧耦合便签式存储器 ( scratchpad memory ) ,使得 I6500 成为需要确定性 (deterministic)代码执行的应用的理想选择。
● 运算密集、数据处理和网络应用的理想选择:I6500 专为高性能/高效率数据传输而设计,能以每个 CPU 的数据便签式存储器( scratchpad memory )来本地化运算资源,并可在线程与核之间提供快速路径信息/数据传送的特性。
● 支持 OmniShield™ 技术:Imagination 的整个处理器系列产品均采用了其多域 ( multi-domain ) 安全性技术,能在可信任的环境中隔离应用程序,并通过隔离为安全奠定基础。
● 简化软件开发:I6500 以成熟的 MIPS ISA 为基础,拥有多家供应商共同组成的开发生态系统的广泛支持。采用 I6500 的客户能够享有多样化的编译器、调试器、操作系统、超级用户管理程序以及应用软件选择,这些全部都已针对 MIPS ISA 进行了优化设计。

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