如何調(diào)節(jié)后摩爾時代的架構計算之爭

上海天數(shù)智芯半導體有限公司(以下簡稱“天數(shù)智芯”)首席技術官呂堅平博士受邀出席北京智源大會，在“AI平臺與系統(tǒng)專題論壇”發(fā)表演講，與多位專家一起討論“如何調(diào)節(jié)后摩爾時代的架構計算之爭”。

呂博士指出，摩爾定律(Moore’s Law)的衰微、并行計算的興起以及人工智能(AI)的出現(xiàn)，引發(fā)了關于后摩爾時代計算架構(post-Moore Computer Architecture)的爭論。

早在2005年，業(yè)界就意識到摩爾定律[1]將走向衰微，為了實現(xiàn)計算性能倍增，并行計算[2]成為當時“唯一的選擇”。但并行計算受到功耗墻及阿姆達爾(Amdahl)[3]天花板的雙重限制，不能真正拯救摩爾定律，除非找到一個計算的范式遷移[4]。

這時AI出現(xiàn)了，它引入了巨量并行架構，移除了Amadhl天花板，也允許斜率更高的性能功耗曲線，鼓勵更有效率的并行度，達到了計算范式遷移的所有要求。由此看來，后摩爾時代的計算架構之爭，是在于哪一個巨量并行架構能夠貫徹AI帶來的范式遷移。2017年圖靈獎得主John Hennessy 和David Patterson提出的領域特定架構 (DSA) [5]被譽為是解決后摩爾時代計算架構挑戰(zhàn)的冠軍，Google TPU、Tesla Dojo等AI芯片即所謂的“AI DSA”則被認為可以碾壓GPU這個理論上的“圖形DSA”。但事實上這種情況卻并沒有出現(xiàn)，甚至未能轉變GPU主導地位。

呂堅平博士分析，AI既然是個范式，而不是某個特定領域，自然就不受限于DSA。所以DSA更像是架構取舍的通則，而非處理器家族。而GPU具有極其強大的功能，它可以與AI芯片一樣運用DSA的架構取舍通則;也可以長久以來一直在不影響軟硬件介面的條件下，整合固定功能協(xié)同處理器以增強處理效率;甚至還效仿固定功能管線的特色，既節(jié)省大量功耗，又保持計算單元運作順暢。由此，誰將繼續(xù)主導計算領域也就不言而喻了。

當然，對于GPU來說，AI計算與圖形渲染并非對立關系，呂博士提到，在元宇宙數(shù)字孿生的未來社會中，AI計算需要圖形渲染實現(xiàn)大量二維(2D)圖像產(chǎn)生三維(3D)模型，圖形渲染則更需要AI計算在光線追蹤[6]降噪及在超分辨率中增進渲染效能。在未來，AI計算將與圖形渲染不可分割。

這是摩爾定律最黑暗的時期，也是計算架構最輝煌的時代。呂博士總結道，要在后摩爾時代勝出，計算架構一定要在維持通用的條件下，達到接近ASIC管線的效率，即滿足如下三點要求：

1)維持穩(wěn)定的軟硬件介面;

2)接近固定功能管線的效率;

3)同時精通AI計算與圖形渲染。

迎合技術發(fā)展方向及時代發(fā)展潮流，天數(shù)智芯正在不斷努力、貫徹落實該發(fā)展路徑。在未來，天數(shù)智芯將以DSA通用化、圖形計算化、計算圖形化、硬件微分化為要求，探索走出一條通用GPU趕超發(fā)展道路。

關于北京智源大會

北京智源大會是中關村論壇系列活動,作為“AI內(nèi)行頂級盛會”,在過去的三年間,共有8位圖靈獎得主,500余位頂尖AI專家,數(shù)萬名專業(yè)人士注冊參會,覆蓋30多個國家和地區(qū)，匯聚國際人工智能頂級專家與專業(yè)群體。

關于天數(shù)智芯

上海天數(shù)智芯半導體有限公司(簡稱“天數(shù)智芯”)于2018年正式啟動通用GPU芯片設計，是中國第一家通用GPU高端芯片及超級算力系統(tǒng)提供商。公司以“成為智能社會的賦能者”為使命，立足客戶、市場的需求，致力于開發(fā)自主可控、國際領先的高性能通用GPU產(chǎn)品，加速AI計算與圖形渲染融合，探索通用GPU趕超發(fā)展道路，加快建設自主產(chǎn)業(yè)生態(tài)，打造世界一流的算力引擎，以更可信、更高效、更綠色的算力賦能各行各業(yè)智能化轉型，促進我國數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，開啟中國引領世界走向元宇宙、數(shù)字孿生的嶄新一頁。

原文標題：呂堅平：計算架構正處于最輝煌的時代

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審核編輯：湯梓紅