環(huán)繞計(jì)算掃清人機(jī)交互障礙

郭濤

一個(gè)眼神，一個(gè)手勢，你就可以控制所有的智能終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無障礙的人機(jī)交互。AMD的環(huán)繞計(jì)算將這種夢想變成了現(xiàn)實(shí)，也將重新定義計(jì)算的未來。

在一座360度的穹頂劇場內(nèi)，一群動(dòng)畫中的怪獸正在彈奏著各類樂器，而你可以用手勢來控制這些怪獸的行動(dòng)。這不是天方夜譚，而是AMD利用先進(jìn)的環(huán)繞技術(shù)打造出的Surround House（環(huán)繞屋），它融合了音頻、視頻、環(huán)繞立體聲和手勢控制等，可以讓人們擁有身臨其境的360度環(huán)繞體驗(yàn)。AMD倡導(dǎo)的環(huán)繞計(jì)算，將掃清人機(jī)交互的種種障礙，使得人與人、人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間的交流變得更加輕松、自由。

重新定義計(jì)算

每天，大量的數(shù)據(jù)從各種智能終端設(shè)備和云端向我們涌來，更好的人機(jī)交互成了迫切需求。AMD高級副總裁兼首席技術(shù)官M(fèi)ark Papermaster（馬克·佩珀馬斯特）表示，AMD創(chuàng)造出了一種新的具有高效能的計(jì)算方式，稱之為環(huán)繞計(jì)算，它將重新定義現(xiàn)代計(jì)算。

環(huán)繞計(jì)算主要是在人機(jī)交互方面做了很多新的拓展，比如手勢識(shí)別、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等。環(huán)繞在人們周圍的各種設(shè)備因?yàn)閮?nèi)置了更高效能的微處理器，可以讓人機(jī)交互變得更加智能，且不受時(shí)間、空間的限制，進(jìn)而讓人們的數(shù)字生活變得更加安全、智能和便捷。

環(huán)繞計(jì)算的核心支撐還是APU。AMD長期致力于CPU與GPU的融合，并通過二者結(jié)合的產(chǎn)物APU實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的創(chuàng)新。AMD剛剛發(fā)布了第四代Kaveri APU，其最大的改變就是可以支持異構(gòu)計(jì)算。Kaveri APU 中的CPU與GPU能夠共享內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存一致性，可以更加高效地實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算。

在2012年的Hot Chips大會(huì)上，AMD提出了環(huán)繞計(jì)算的構(gòu)想和具體的實(shí)現(xiàn)步驟。之后，AMD沿著環(huán)繞計(jì)算的道路，在相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)上投入了大量精力，并取得了很大進(jìn)展，環(huán)繞屋就是環(huán)繞計(jì)算的一個(gè)生動(dòng)例證。除了帶來震撼的視聽效果以外，環(huán)繞屋的出現(xiàn)也表明，環(huán)繞計(jì)算技術(shù)已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，開始步入實(shí)用階段。

“人們用手勢就可以控制整個(gè)環(huán)繞屋的運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)非常友好的人機(jī)交互。環(huán)繞計(jì)算將改變未來動(dòng)畫的趨勢?！盡ark Papermaster表示：“環(huán)繞計(jì)算有幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括語音識(shí)別、手勢識(shí)別、面部識(shí)別等，而這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)全部依賴異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)?！?/p>

創(chuàng)造讓人有身臨其境之感的虛擬世界需要巨大的原始處理能力，這要求未來的計(jì)算引擎在具有超強(qiáng)運(yùn)算處理能力的同時(shí)還必須具有高效節(jié)能的特性。在剛剛結(jié)束的大連中國國際軟件和信息服務(wù)交易會(huì)（CISIS）上，AMD給出了環(huán)繞計(jì)算的實(shí)證。比如，AMD新一代Kaveri APU可以提供12個(gè)計(jì)算核心（包括4個(gè)“壓路機(jī)”架構(gòu)CPU核心、8個(gè)GCN架構(gòu)GPU核心），支持Mantle視覺加速技術(shù)和32聲道環(huán)繞立體聲True Audio技術(shù)。Kaveri APU基于異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)，在提升性能的同時(shí)還可大幅降低能耗。

“若想實(shí)現(xiàn)身臨其境的運(yùn)算體驗(yàn)，以上各方面因素都十分關(guān)鍵，缺一不可。不過，這一切才剛剛開始。”Mark Papermaster告訴記者，“我們正處在新的計(jì)算時(shí)代的拐點(diǎn)。AMD是環(huán)繞計(jì)算的締造者。我們將通過環(huán)繞計(jì)算完全改變未來計(jì)算的方式。環(huán)繞計(jì)算將在未來創(chuàng)造出一個(gè)新的產(chǎn)品類別，主要服務(wù)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)?！?/p>

提升能效的三大關(guān)鍵

各類智能終端設(shè)備，包括PC、智能手機(jī)、平板電腦甚至可穿戴設(shè)備等，都將是環(huán)繞計(jì)算的重要載體。而為了方便溝通和移動(dòng)，這些終端設(shè)備會(huì)變得越來越小巧、便攜。因此，高能效的部件是必需的。

Mark Papermaster在中國國際軟件和信息服務(wù)交易會(huì)的主題演講中明確表示，到2020年，AMD APU的能效將比現(xiàn)在提升25倍。為此，AMD將在APU本身的設(shè)計(jì)、能耗管理和異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)上推陳出新。

AMD將主要通過以下三方面的努力實(shí)現(xiàn)自己提高APU能效的承諾。

第一，異構(gòu)計(jì)算和功耗優(yōu)化。AMD通過異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)將CPU和GPU的計(jì)算核心和數(shù)字信號(hào)處理器等專用加速器整合在一顆芯片上，成為APU。AMD的這一創(chuàng)新通過取消獨(dú)立芯片之間的連接實(shí)現(xiàn)節(jié)能，CPU與GPU處于同等的計(jì)算地位，并使計(jì)算工作負(fù)載可以無縫轉(zhuǎn)移到最優(yōu)的處理組件上，從而提高常見工作負(fù)載的能效。

Mark Papermaster介紹說：“AMD已經(jīng)為嵌入式設(shè)備和PC市場提供了具有HSA特性的APU，其半定制化的APU也在新一代的游戲機(jī)中得到廣泛使用?！?/p>

第二，智能實(shí)時(shí)功耗管理。對功耗管理而言，盡快執(zhí)行完任務(wù)并快速回到待機(jī)狀態(tài)，然后把待機(jī)功耗降到最低是至關(guān)重要的。最新的AMD APU可對工作負(fù)載和應(yīng)用進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，動(dòng)態(tài)調(diào)整主頻來達(dá)到最優(yōu)的吞吐率。同樣，AMD的平臺(tái)感應(yīng)功耗管理技術(shù)可以讓處理器通過超頻來快速完成任務(wù)，然后迅速回到低功耗待機(jī)狀態(tài)。

第三，未來的能效創(chuàng)新。能效的提升需要技術(shù)創(chuàng)新來推動(dòng)。多年前，AMD就意識(shí)到能效的重要性并積極投入研發(fā)，推出了許多創(chuàng)新的技術(shù)，包括幀間功率門控、多域自適應(yīng)電壓、電壓島、系統(tǒng)組件深度集成等，這些技術(shù)加上AMD正在進(jìn)行的能效方面的創(chuàng)新，將更有效地提高APU的能效。

“AMD的長處在于通過能耗控制技術(shù)和架構(gòu)上的創(chuàng)新，提升系統(tǒng)整體的能效?！盡ark Papermaster介紹說，“其中最關(guān)鍵的創(chuàng)新是為相應(yīng)的組件按需供電的智能能耗管理技術(shù)，它可以更高效地完成任務(wù)，以便使系統(tǒng)快速切換到超低功耗的閑置狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。此外，通過采用異構(gòu)運(yùn)算技術(shù)，可以持續(xù)改善GPU在并行計(jì)算中的能效。異構(gòu)運(yùn)算使用的越多，能效改善的效果就越明顯。”

以AMD的產(chǎn)品為例，雖然同樣使用28nm制造工藝，但2014年推出的全新的主流移動(dòng)APU平臺(tái)Beema的每瓦能效是前一代Kabini平臺(tái)的211%。

服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備在節(jié)能設(shè)計(jì)上有不同的思路，因?yàn)榉?wù)器的工作負(fù)荷與移動(dòng)設(shè)備的負(fù)荷大相徑庭。移動(dòng)平臺(tái)的負(fù)荷呈現(xiàn)峰谷交替的周期性，而服務(wù)器的工作負(fù)荷則較為穩(wěn)定。

根據(jù)工作負(fù)荷的需求，服務(wù)器需要不同于移動(dòng)設(shè)備的能耗管理和提高能效的方法。Mark Papermaster表示，AMD服務(wù)器產(chǎn)品向來以改善能效為設(shè)計(jì)的首要因素，通過采用ARM處理器和高密度服務(wù)器的架構(gòu)，可以達(dá)到更高的能效。

融合帶來更好的應(yīng)用體驗(yàn)

從APU到雙架構(gòu)計(jì)算，AMD一直十分堅(jiān)決地執(zhí)行其融合戰(zhàn)略。無論是CPU與GPU的融合，還是x86與ARM的融合，AMD都引領(lǐng)了業(yè)界的技術(shù)發(fā)展潮流。Mark Papermaster表示：“融合的第一步是把CPU與GPU結(jié)合在一起，并且采用一個(gè)非常直接的接口將兩者連接起來。但在融合的初期，CPU與GPU還是處于獨(dú)立的內(nèi)存訪問，等到第四代Kaveri APU推出時(shí)，則真正實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存共享與內(nèi)存一致性，這使得GPU+CPU可以有效地協(xié)同運(yùn)作，更好地支持異構(gòu)計(jì)算。”

無論是APU還是雙架構(gòu)計(jì)算，都需要一個(gè)廣泛的生態(tài)系統(tǒng)來支持并推動(dòng)其應(yīng)用。AMD已經(jīng)與許多軟件廠商結(jié)成了合作伙伴關(guān)系，加強(qiáng)基于APU的應(yīng)用開發(fā)?！盀榱烁玫赝苿?dòng)HSA異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)的開發(fā)和應(yīng)用，我們成立了HSA基金會(huì)，目的是讓合作伙伴可以更好地利用異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，使用更高級的編程語言，達(dá)到更好的計(jì)算效果?！盡ark Papermaster介紹說，目前，全球已有40家公司加入了HSA（異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)）基金會(huì)，這些成員與AMD有同樣的理想，就是更簡單地部署和使用異構(gòu)計(jì)算。

以前，人們通常習(xí)慣性地將AMD與Intel放在一起比較，但從最近幾年的情況看，兩家公司的定位與發(fā)展思路發(fā)生了較大差異，AMD已明確了走融合的發(fā)展道路。

“我們的愿望是給用戶帶來更好的應(yīng)用體驗(yàn)?！盡ark Papermaster補(bǔ)充說，“我們提供各類高能效的計(jì)算引擎，包括CPU、APU、顯卡等，希望幫助用戶更容易地實(shí)現(xiàn)環(huán)繞計(jì)算。我們與所有的軟件開發(fā)商一起努力工作，希望更容易地開發(fā)出相關(guān)應(yīng)用，并運(yùn)行在AMD高能效的計(jì)算平臺(tái)之上，不斷優(yōu)化工作負(fù)載，為用戶帶來更好的體驗(yàn)?！?