AMD異構系統首席架構師Phil Rogers佈道HSA

導讀：異構計算被廣泛認為是繼多核架構後提升處理器效能的最有效方法，開發人員和軟體公司通過異構編程能夠實現以往CPU無法滿足的處理效果甚至全新的領域，並帶來全新的使用者體驗，如Face Service、高清映像防抖處理等等。通過異構系統架構(Heterogeneous Systems Architecture, HSA），開發人員可以充分發揮GPU的潛力，編程難度也大幅降低，並可通過簡單的改動和重編譯在PC、平板電腦、智能手機端移植。今年6月，AMD、ARM、Imagination、MTK和TI作為發起者共同宣布HSA基金會（HSA Foundation），推動HSA普及和跨平台應用。

【CSDN報道】7月11日，AMD公司院士Phil Rogers出現在中科院計算所的報告大廳，為現場學者、開發人員和研究生們分享了HSA為異構計算和編程帶來的廣闊前景。在ATI工作的十多年間，Phil對Radeon系列顯卡的研發作出了重要貢獻，加盟AMD後專註於大幅降低運行各種現代應用程式所需的功耗，並擔任異構系統架構首席架構師及異構系統架構基金會總裁。

AMD異構系統首席架構師Phil Rogers

AMD的異構系統架構經過多年的開發，已經漸入佳境。AMD的HSA架構創造性實現CPU和GPU間的片上資料共用，簡化了編程難度，消除了傳統異構系統由於不同組件間資料轉送而產生的時延、效率和功耗問題，在記憶體和緩衝兩大電腦體系設計難題上做到異構系統的融合。這種架構實現了真正意義上CPU和GPU的協同工作，將顯示和計算兩大關係效率和功耗的組件從硬體上做到根本的改變。在技術演變路線上，逐漸完成對GPU任務統一調度及QoS保證。

為瞭解決傳統編程者對異構尤其GPU編程的畏懼，通過HSA，AMD力圖讓異構應用的編程像傳統的CPU編程一樣容易。這套軟體系統使得應用開發人員得以決棄對先前驅動的依賴，根據自己的要求直接進入GPU編程，或者通過第三方和開源中介軟體獲得更好的系統效能。JIT的實現使得對GPU底層編程的依賴大大降低。

更為重要的是，AMD將這套體繫結構以一種規範的方式公開。通過成立非營利的HSA Foundation，來合理驅動異構系統及其編程的發展。在6月份的AMD開發人員大會（AFDS）上， AMD、ARM、Imagination、MTK和TI作為發起者共同宣布基金會正式開展工作。基金會力求共同發展，通過統一編程模型，使得異構計算在伺服器、PC、移動終端等各類裝置上，最大可能的實現不同平台的互通性。在未來的幾年，隨著HSA架構的逐漸成熟和各廠家相關產品的推出，可以預見更多差異化的應用會在上述平台上大量湧現。這些應用將根本性的改變目前由於作業系統、硬體平台的同質化而產生的應用同質化，並帶來大量商機和豐富使用者體驗。通過異構架構HSA編程，軟體公司和開發人員能夠實現諸多原先CPU體系架構無法得到的計算資源和計算效能，從而催生大量附帶的差異化應用，如Face Service、虛擬實現、手勢控制、全天計算、高清影像處理、安全、雲端運算搜尋等領域，並走出國內傳統對GPU只在高效能（HPC）計算這一特定領域應用的誤區，真正實現廣泛應用，合理應用，差異化應用和高品質應用。

Phil表示：從編程角度，異構計算HSA架構也力圖讓傳統的OpenCL編程變得容易，最終普通的編程人員也可以用Java、C++等來進行異構編程。在AMD的計劃裡，AMD將會支援更多語言比如微軟的C++ AMP和利用開源項目來降低門檻，比如通過Aparapi工具、BOLT庫等，同時通過這些工具和庫的支援引入對Java和C++的支援。更多的開源應用也得到HSA的支援，比如OpenCV的異構版本。需要指出的是，HSA並不是APU的專利，對於追求獨立顯卡這種更高裝置效能的開發使用者，同樣也享有效率和效能的提高。

6月，AMD剛剛發布了第二代APU產品（Trinity），並計劃明年6月發布基於HSA架構的第三代APU產品（Kaveri），可以做到CPU/GPU共用統一的虛擬記憶體空間，並支援異構系統不同組件間的緩衝一致性。這樣的改動，使得採用APU的裝置可以獲得效能功耗比的極大提升。傳統的DIY使用者，如果不是強調大型3D遊戲的顯卡效能，甚至可以拋棄先前電腦必須配備獨立顯卡的要求。AMD在全球致力異構計算生態環境建設，在中國範圍內也湧現出越來越多的應用，比如暴風播放器和基於GPU的圖形處理軟體Musemage，在開源項目上如VLC、X264、GIMP、Handbrake等。這些應用都可以看到由於異構計算而帶來的效能提升。

未來，HSA基金會協助同盟成員進一步推進與平板電腦、智能手機的融合。“通過HSA，開發人員可以實現跨平台應用開發，”Phil表示，這意味著開發人員只需要做簡單的改動和重編譯，就可以在平板電腦、智能手機和PC間移植應用。作為行動裝置硬體供應商的典型代表ARM，其移動圖形處理器（如ARM MALI604）已提供對OpenCL的完整支援。國內互連網和終端應用方興未艾，異構計算為那些苦苦追尋自己應用差異化的公司無疑是一條創新之路。

在演講中，Phil專門從技術層面就臉部偵測，Memory CacheD兩大應用闡述了異構計算帶來的效能提升，現場很多從事相關應用的開發人員得到諸多啟迪。在演講結束後，Phil與現場的聽眾進行了交流，他鼓勵開發人員熟悉、掌握異構編程，擁抱異構計算帶來的機遇和開發出有創意和真正有價值的應用。

據AMD中國技術開發與合作總監楚含進介紹，今年5月，作為推廣異構計算的計劃之一，清華大學出版社聯合中科院軟體所翻譯出版《OpenCL異構計算》中文譯本，這是首部詳細介紹OpenCL的中文書籍，此書的出版為中國的開發人員在異構計算領域提供一本權威的教材和參考資料，對推動異構計算在國內普及有重要意義。隨書出版，AMD和國內高校聯合編寫了豐富的副冊《異構應用執行個體》， 協助廣大開發人員切實的學習和掌握OpenCL，推動異構計算在中國的普及。

楚含進表示，“我們希望這本書能夠成為高校OpenCL課程的教科書，協助中國高校異構計算人才的培養。”目前，AMD已經在中國10餘所大學進行了異構計算及OpenCL的授課和培訓。AMD也分別與清華大學，西電大學、浙江大學，上海交大等高校合作開展通用異構計算應用等科研項目，助力中國專業技術人才隊伍的建設及科研創新能力的提高。

今年暑期，AMD的新一屆異構編程大賽將如期而至，來自國內百餘所大專院校的學生和社會開發人員將同台競技，優勝者不僅有豐厚獎品，並且將獲邀前往美國2013 AFDS大會現場，與世界級的電腦體系和軟體設計專家交流。

9月，在CSDN 2012軟體開發2.0技術大會上，AMD異構計算專家Phil Rogers將再次來到國內帶來HSA相關全新的資訊和進展，舉行一系列的活動，同時也聆聽國內開發人員的聲音。(文/包研，感謝AMD提供支援人員)

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