处理器异构系统架构HSA深度剖析

《处理器异构系统架构HSA深度剖析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、处理器异构系统架构HSA深度剖析2013-07-26张平《微型计算机》2013年7月上进入21世纪第二个

2、•年后，由于摩尔定律接近失效、制造工艺也逐渐逼近了物理极限，传统依靠不断压榨工艺和集成大量品体管来获取计算性能提升的方法效杲渐弱。在这种情况下，人们开始转变思维，希望通过改变设计，转而注重优化效率来尽可能的榨取目前PC架构的性能。异构计算，就是这种思想下的产物，它的目的是打破并行和串行的鸿沟，让计算在系统的管控下，自动的进入高效率的部件进行处理。今天，木文就为大家介绍异构计算的新联盟Heterogeneous

3、SystemArchitecture异构系统架构（简称HSA）的方方面面。异构还是同构，计算的发展新方向溯及源头，HSA和CHJ通用计算冇着难解难分的关系。早在2001年，就冇人利用显卡的纹理单元作为数据存储设备，进行矩阵计算操作。随着GW编程化的进一步发展，GKJ上可编程的顶点单元也被用于解决矩阵乘法。在GRJ进入统一架构吋代后，GRJ并行计算更是大张旗鼓的发展了起来，NVIDIA捉出的CIIA微软自有的DirectCcnpute以及开放组织的CpenCL都不约而同的将目标瞄准了GKJ通用计算领域。当然，如果说

4、通用计算的重点在GKJ上、目的是为了开发CHJ木身的计算潜能的话，那么随后出现的界构计算，口的就是为了更合理地使用计算机中不同组件的性能。从计算机发展角度来看，早期的计算机使用的多是不可编程组件，这些组件对单一任务的执行效率非常高，不过功能固定，无法执行固定操作外的操作。随着计算机结构和体系越来越大，当从全局考虑吋，这些固定功能组件往往包含着强大计算能力，但无用武之地（比如早期的图形芯片，没有或仅具有极为初级的可编程能力，像素和顶点管线都只能执行固定功能）。随着可编程化的发展，这些传统的同定功能的组件拥冇了可编程

5、性，它们也开始执行不同的计算。但是在全局来看，这些不同的组件依旧有着各自不同的特点，比如（Mt串行化，CHJ则擅长并行化，都拥有各自擅长的计算领域。这样一来，如何将不同功能的计算组件联合在一起计算，就是被称之为异构计算的研究方向。有了异构计算，肯定有同构计算，为什么同构计算没有成为未來计算的主题呢？同构计算就是相同的组件之间联合、强化。比如多核心CHI并行多块GRJ等。同构计算的特点是扩展很容易，计算安排很简单，性能在阿姆达定律有效范围内时，呈现非常好的接近线性增长的增幅一一换句话来说是在一定数量的并行幅度内部，

6、数量越多就性能越强，无论是芯片Z间的同构并行还是芯片内部的架构并行性都是如此。但是并行数量增加后，根据阿姆达定律，性能的增幅会大幅度缩减到最后儿乎没有增幅。不仅如此，同构计算还涉及到整个系统内部和系统之间并行吋如何安排、如何设计等重要问题，这些反映到实际运作中，往往需要极高的成本才能实现性能的增长。在PC上的同构计算发展一直在持续，不过仅限于多核心（WH口前体系结构越来越庞大的CRJ它们都是在芯片内部完成了同构计算的进一步加强。芯片之间的同构计算出了SLLCF等用途外，在民用PC上基本看不到用武之地了。阿姆达定律

7、阿姆达定律是计算机科学中的一个重要定律。它定义了加速比，代表了处理器并行计算后效率捉升的能力。阿姆达定律指出,并行计算总冇一个上限，当并行到一定程度时，无论如何坍加处理器的数量，都不会带來性能提升。阿姆达定律实际上指出了并行计算中存在的不可并行性。阿姆达定律的心在，让妄图以不断增加并行性來提高性能的人们失望，也开启了界构计算的想法。为然，为前的技术制造的并行设备还没冇达到阿姆达定律中的上限，因此阿姆达定律加期内不会对计算机造成特別明显的影响。阿姆达定律曲线HSAFOUNDATION:DRIVINGFUTUREOF

8、卿HETEROGENEOUSCOMPUTINGL#1FoundersAMDZlARMIImnginntion/VIE01/1TEKQUALCO/VW暂唏“Em:®LGElectronicsSupporters缶Aftef/r

9、的同构也无法无限扩大。在这种情况下，异构计算就成为未来PQ移动计算设备提高性能、提高使用舒适度和提供更多功能的重要手段。根据创□的设想，未來新一代的应用程序将使用更为自然的用户界面、更大的显示器、更多的像素、更偏向社交和游戏以及云计算等，这些应用的发展都离不开CWUGRJ的进一步强大。因此，需要更为强大的计算平台來承担未來的计算任务。这些问题很可能会由于异构计算的发展得到