AMD要在HSA处理器上成功？努力不能停

    异质系统架构(Heterogeneous Systems Architecture，HSA)基金会在那个对未来的处理器 SoC 设计工程师与相关软件非常重要的新技术领域取得了不错进展，但该技术要取得成功恐怕还有一段很长的路要走。
日前 AMD 宣布将在明年1月推出首款采用 HSA 技术的处理器；该架构能让中央处理器(CPU)与绘图处理核心共享资源。AMD以Linux为基础开发了支持新架构的软件，但到目前为止并未有其它支持HSA的处理器或操作系统计划公布。

包 括ARM、Imagination、联发科(Mediatek)、高通(Qualcomm)与三星( Samsung)等移动处理器大厂与核心供货商，也都是HSA基金会的成员；在一场日前于美国举行的AMD开发者大会上，一位来自Imagination 的高层表示，该公司总有一天会支持HSA架构，但他并未透露相关产品的推出时间表。

ARM 首席技术官Mike Muller的态度更为保守，他在会中表示：“HSA对中型系统来说很好，但我不确定它是否能适用最小型的系统，我也不认为它能支持内含上万颗处理器的高性能运算。单一系统的架构不会扩展到整个应用空间。”

苹果(Apple)、Google与微软(Microsoft)则对他们在iOS、Android与Chrome OS，还有Windows等操作系统对HSA的支持三缄其口；目前设计工程师虽然能撰写驱动程序以在Windows等操作系统支持该架构，但并没有更理想的解决方案。

而最与众不同的是AMD的竞争对手英特尔(Intel)与Nvidia，这两家公司与苹果都在移动与台式计算机系统支持 OpenCL；由Khronos Group开发的 OpenCL 规格是针对各种绘图处理器(GPU)之平行编程任务所开发的较高层级应用程序接口(API)。

OpenCL 已经存在好一段时间，但才刚开始加入一些HSA基金会正在定义的共享内存功能。一位Khronos 与Nvidia的代表就指出，HSA、OpenCL以及Nvidia专有的Cuda软件环境，其实是朝平行路线发展，并提供越来越类似的功能。

Cuda是Nvidia在高性能运算领域的一次成功出击，曾进驻全球前五百大超级计算机；而由于很早就进军高性能运算领域，市场上有越来越多采用Nvidia配备Cuda之GPU的系统。但这样的情况也可能会改变。

高性能运算领域专家、美国伊利诺大学(University of Illinois)计算机科学教授Wen-mei Hwu表示：“超级计算机开发商每三到四年就会去找新东西、选定其中某个，然后在几年后实际运用。”最新版的Cuda已经可以支持部分HSA的平面内存 (flat-memory)功能，但Cuda并不怎么适合一些超级计算机应用程序，这就为HSA基金会与AMD带来机会。

至于英特尔则在高阶运算领域有自己的方案，其 Xeon Phi 处理器采用60个简化的 x86核心来处里平行任务，搭配该公司自家开发的工具； Phi 已经开始获得一些全球五百大超级计算机开发商的青睐(而且是在短时间内)。

HSA将扩展至GPU以外的处理器

HSA的甜蜜点在于能解决主流运算领域一些非常实际的问题，而该领域有越来越多看起来像是配备各种核心的智能手机芯片。

“我们一直很谨慎开发能支持各种加速处理器的(HSA)架构，”HSA基金会总经理、专长绘图处里的AMD院士Phil Rogers表示：“我们是以GPU为第一步，而其它种类的加速处理器是可以预期的，包括DSP、DMA引擎、译码器以及加密处理器；只要是合理的，每一 家公司都将会转向开发加速处理器。”

HSA为程序开发者解决了非常实际的问题；如Rogers所言，当处理器的CPU与GPU核心拥有各自的内存时，要在处理器SoC上操作主流应用程序会有许多困难：“人们已经开发了利用两组处理器核心的应用程序，但问题在于它们是用很不自然的方式才能运作。”

Rogers表示，如果虚拟内存空间中存在只有CPU能理解的“指针(pointers)”，要横跨现有的不同资料架构几乎是不可能的。因此今日的移动应用程序设计工程师，通常得重新打造资料架构，以保持追踪不同 CPU 与 GPU 核心的资料。

在 专题演说中，Rogers提到了可利用HSA带来之额外性能与简易性的各种应用程序，例如在Hadoop与Map Reduce平台上执行的大型资料中心、特定的数据库任务、石油天然气探勘，以及电信营运商与网络资料中心的媒体转码(media transcoding)。

因此HSA能为处理器与应用程序开发商带来实际的优势，还有AMD──如果该公司能藉由某种方式 提供超越英特尔与Nvidia方案的独特功能。而由于在电子学方面还有许多问题存在，一切只能等待。AMD早在2006年为了GPU收购ATI时，就看好 微处理器的未来是混合式核心SoC；七年后，该公司仍坚持初衷，但要实现该愿景，还有好一段路得走。