Qualcomm致勝移動行業(yè)的戰(zhàn)略支柱：異構計算

Qualcomm致勝移動行業(yè)的戰(zhàn)略支柱：異構計算今天，在陽光明媚的圣迭戈，美國高通公司Uplinq2013年度開發(fā)者大會拉開序幕。來自移動生態(tài)系統(tǒng)的數千名參會者聽取了Qualcomm董事長兼首席執(zhí)行官保羅·雅各布博士和Qualcomm移動計算（QMC）聯(lián)席總裁MurthyRenduchintala發(fā)表的大會開幕主題演講。Murthy的開幕演講立場堅定，向行業(yè)和競爭對手發(fā)出了正面挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在顯而易見的是，在用于移動終端的專用計算（或稱異構計算）方面樹立領先地位，將幫助Qualcomm在移動時代大獲全勝。下面我先介紹一些背景。我曾在此提到，計算分為兩種類型：同構計算和異構計算。同構計算是指終端在同一類型的處理器上進行大部分的工作。例如在PC或服務器這樣的終端上，大部分工作都是在CPU上完成的。異構計算與之相反，它使用不同類型的處理器（或Qualcomm所說的“引擎”）來處理不同類型的任務。這些“引擎”形式多樣，可以是GPU、DSP或許多其他專用引擎，當然也包括CPU。當架構完善并搭配最適合的軟件時，這種計算方式是最有效的，因為它可以在特定的功率預算內實現(xiàn)最高的性能。但需要明確的是，擁有多個CPU核心，即使是尺寸不同，也不屬于異構計算。Qualcomm的Murthy用了一個絕妙的“足球隊”來比喻異構計算。他說，場上不同的球員，如守門員、前鋒、中場和后衛(wèi)，分別擁有不同的技能和位置。如果每個隊員都是守門員，那么這不會是一個優(yōu)秀的球隊。我認為這形象地解釋了每個專用引擎是如何與SoC的其他引擎完美協(xié)作的。我曾以高爾夫俱樂部為例，在每個俱樂部，您的木桿、鐵桿、挖起桿以及推桿都有不同的用途。只用推桿就想打出80-100桿的成績是不可能的。這么說，異構計算是符合常識的。異構計算對于智能手機和平板電腦等移動終端非常重要。現(xiàn)在，“手機”的用途不僅僅是打電話而已，而是多種多樣的，現(xiàn)在它的角色更像一臺電腦。在Murthy的主題演講中，他列舉了幾個關鍵的消費者調研結果，突出了智能手機不同使用模式的利用率：如游戲、搜索/購物、導航及拍照：~80%的消費者使用手機來玩游戲，而不是游戲機~60%的消費者使用手機搜索和網上購物，而不是自己的電腦~80%的消費者使用手機來導航，而不是他們的專用GPS設備~60%的消費者一周數次使用移動終端拍照移動終端在未來將會進一步演化，因為我看到消費者開始使用自己的手機使用虛擬和擴增實境應用，用手機連接4K電視玩游戲，越來越多地使用基于語音和手勢感應的自然用戶界面，以及拍攝更佳的計算攝影和錄像。要應對這些新的使用模式，增加更多的CPU核心并不能解決問題。這樣做只會增加功耗，在移動計算領域也很難實現(xiàn)。甚至連PC行業(yè)也清楚這一點。標準的筆記本電腦平均CPU核心數是兩個，而PC架構師正專注于提高GPU性能和降低總體系統(tǒng)功耗。一臺PC的功率難以驅動4個CPU核心，而一個手機驅動4-8核心更是難上加難。異構計算是答案。Murthy在Uplinq大會的開幕演講中明確表示，Qualcomm要在移動市場致勝的一個方式就是通過異構計算。讓我闡述一下Qualcomm的秘訣。首先，Murthy表示，Qualcomm致力于打造最一流的組件（或“引擎”）。這些組件包括CPU、GPU、DSP、多種連接引擎、多種多媒體引擎、攝像頭引擎、顯示器引擎、導航和傳感器核心：CPU：即“Krait”，它雖然基于ARM指令集架構，但因為Qualcomm擁有架構許可，所以基本上公司是從零開始設計該CPU的。他們靈活地優(yōu)化了內存控制器、緩存、頻率等，實現(xiàn)了卓越的性能和極低的功耗。GPU：即“Adreno”，它為游戲、用戶界面以及高性能計算任務??提供了更快的圖形功能。DSP：即“Hexagon”，這一數字信號處理器（DSP）非常適合“實時在線”功能，如“聽”和“看”等這些需要極低功耗的功能。連接引擎：“Gobi”LTE、“Atheros”、WiFi、藍牙和NFC，它們對通信、導航以及與其他終端的連接至關重要。多媒體引擎：固定功能模塊，播放高清視頻和音頻，并將其進行編碼。攝像頭引擎：業(yè)內知名的是圖像信號處理器（ISP）和視頻信號處理器（VSP），用于提升圖片或視頻的質量。如您所見，每一個“引擎”都承擔著不同的任務，Qualcomm許多知識產權都參與其中，使驍龍?zhí)幚砥髟诠δ芎蜕鲜袝r間方面都具有很強的競爭力。Qualcomm的戰(zhàn)略不僅涉及這些單獨的模塊，還將這些模塊聰明地綁定在一起。Qualcomm還擁有用于互連、緩存和內存的知識產權，從而在硬件層面上將整個解決方案集成到一個優(yōu)化的SOC上。當然，沒有軟件的情況下，你擁有的只是一塊“硅”；而在異構計算時代，軟件則較同構計算更為復雜。Qualcomm自主研發(fā)軟件，并且作為聯(lián)盟的一部分在未來幾年使之標準化。如今，這個行業(yè)需要移動異構計算，并且為了幫助解決該問題，Murthy表示，Qualcomm已經發(fā)布了許多軟件工具來幫助開發(fā)人員。擁有整個平臺的Qualcomm可以采取獨有的方式，但這恐怕不好，因為這樣會將獨立軟件供應商（ISV），原始設計制造商（ODM）和原始設備制造商（OEM）困在一個解決方案中，并且它將最終扼殺開發(fā)人員的創(chuàng)新，而這種創(chuàng)新對平臺取得長遠的成功至關重要。Qualcomm值得被贊揚，當有可用的開放標準時，他們就使用開放標準；當沒有可用的開放標準時，他們就提供自己的工具和API。例如，他們?yōu)椴粩嗤晟频男袠I(yè)標準提供工具支持，如OpenGL和OpenCL。他們還幫助定義異構計算的開放標準。Qualcomm是異構系統(tǒng)架構（HSA）基金會的創(chuàng)始成員之一，并積極參與科納斯組織（Khronos），探討OpenCL。由于目前支持DSP的開放編程標準很少，Qualcomm最近提供了名為“HexagonSDK”的原生工具來支持其DSP。此外，他們還提供了優(yōu)化庫，如Vuforia和FastCV，在驍龍?zhí)幚砥魃线\行時能夠充分利用驍龍?zhí)幚砥鲗Ｓ幸娴膬?yōu)勢，但還可以啟用“回落”支持，這對于代碼的可移植性是很重要的，例如，如果某獨立軟件開發(fā)商使用他們的SDK卻實際不是應用于驍龍?zhí)幚砥?，該軟件可以“回落”到非?yōu)化版本，讓這個版本只在CPU上運行。一個很好的例子是，這項技術將集中應用在游戲中。在游戲中，通過OpenGL、OpenCL和HexagonSDK，CPU、GPU、顯示引擎、傳感器核心和DSP可一次性全部使用到。為了使異構計算發(fā)揮最佳效果，這些引擎需要很好地協(xié)作運行。在今天的活動中，谷歌的摩托羅拉也分享了異構計算的一個好例子。摩托羅拉移動領先科技與項目組高級副總裁ReginaDugan展示了一個實際應用，具有身臨其境的互動式故事講述體驗。摩托羅拉與著名藝術家合作，在AdrenoGPU上使用了OpenCL中運用的名為“開放曲面細分”的最前沿的圖形技術、高級傳感器和KraitCPU，創(chuàng)造出一種全新獨特的故事講述形式。Qualcomm的異構計算方法有很大的意義……對于最苛刻的高爾夫球場而言，它是一套完整的設備。這也不是一條容易的道路，因為他們對此做了很多的