說一下對芯片結(jié)構(gòu)工作的體會(huì)

第一篇 回到定義

讓我們先從一個(gè)小游戲開始，

仔細(xì)觀察上面的幾個(gè)圖形，其中哪些是直線呢？可能很多人會(huì)毫不猶豫的回答是”G”。其實(shí)，要回答這個(gè)問題，我們就要先弄清楚“直線”的定義，直線必須滿足三個(gè)條件，第一，是直的；第二，是線，也就是必須是一維的，第三，直線沒有端點(diǎn)。那么上面有哪個(gè)是同時(shí)滿足這三個(gè)條件的圖形呢？沒有！A不是一維的，B/C不是直的，D/E/F有端點(diǎn)，G不是一維的，因?yàn)橐痪S的直線是沒有寬度的，而G之所以能夠被我們?nèi)搜劭吹?，說明它是有寬度的。

這里說這個(gè)小游戲的目的是為了引入一種非常重要的思維方式：回到定義。在我看來，我們平時(shí)遇到的很多問題，大部分可以通過“回到定義”來獲得一個(gè)快速的模糊的答案。為了說明這種思維方式的強(qiáng)大之處，我們來看幾個(gè)問題。

“這件衣服漂亮嗎？”

“我做的飯好吃嗎？”

“你覺得這個(gè)人勇敢嗎？”

“你覺得這個(gè)事情好不好做？”

“這個(gè)解決方案的成本高不高？”

“這個(gè)方案和那個(gè)方案，哪個(gè)好？”

“從這里去公司，開車快還是做地鐵快？”

“……”

無論是生活還是工作當(dāng)中，我們無時(shí)無刻都會(huì)面臨上面類似的問題，這些問題可能來自家人，可能來自同事，也可能來自路人。要回答這些問題，同樣，也可以使用“回到定義”的思維方式，當(dāng)我們弄明白定義之后，以上問題就迎刃而解了。

“什么是漂亮？”

“什么是好吃？”

“怎么定義勇敢？”

“怎么定義好做？”

“成本怎么定義？”

“怎么定義方案的好壞？”

“怎么定義快？”

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果我們搞清楚了這幾個(gè)定義，其實(shí)那些問題也就自有答案了。

我們平時(shí)的工作，其本質(zhì)是選擇，即，每時(shí)每刻要做出有利的選擇。針對芯片行業(yè)來說，可具體化為我們要選擇性能高（P），功耗低(P)，面積小(A)，復(fù)雜度低(C)的方案。一般情況下，大家在這個(gè)目標(biāo)上是沒有分歧的，分歧的產(chǎn)生在于每個(gè)人對PPAC的預(yù)估值不同，或者在于每個(gè)人所站的角度不同。然而，一個(gè)方案的好壞不止PPAC這四個(gè)指標(biāo)，還有很多其它的參數(shù)，有時(shí)候也需要考慮進(jìn)去。還有，上面的提到的“有利的選擇”，對不同的人的含義也可能是不同的。最后，以上討論大多都是基于人是理性的這個(gè)假設(shè)，然而事實(shí)并非如此，這就使事情變得越來越復(fù)雜，難以有顯而易見的結(jié)論。

大道至簡，面對這紛繁復(fù)雜的多彩世界，我認(rèn)為“回到定義”是我們可以利用的一把利器，“回到定義”一般不是為了解決某個(gè)問題，而是過濾那些價(jià)值不大的問題。

第二篇 排列組合

排列組合的本質(zhì)是降維。

面對一個(gè)復(fù)雜的問題，當(dāng)這個(gè)問題的復(fù)雜性已經(jīng)超出我們解決問題的能力時(shí)，就會(huì)變得很棘手。一般情況下，出現(xiàn)這種情況是因?yàn)檫@個(gè)問題的維度超過了我們認(rèn)知的維度，這時(shí)，我們可以采用“排列組合”的思維方式來嘗試解決。

比如“如何設(shè)計(jì)一個(gè)AI加速器”，這是一個(gè)很大的問題，我們可能很難在短時(shí)間內(nèi)得到答案，因?yàn)檫@個(gè)問題的復(fù)雜性已經(jīng)超出了很多人的認(rèn)知范圍。這時(shí)，我們可以將這個(gè)問題進(jìn)行降維處理，變成多個(gè)較簡單的，維度低一些的子問題：

“如何設(shè)計(jì)AI加速器的memory hierarchy？”

“如何設(shè)計(jì)AI加速器的data path？”

“如何設(shè)計(jì)AI加速器的control path？”

“如何設(shè)計(jì)AI加速器的運(yùn)算單元？”

“如何使以上幾個(gè)子系統(tǒng)協(xié)同工作？”

我們仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，以上幾個(gè)問題是最開始問題的子問題，以及這些子問題之間的關(guān)系的問題。也就是原始的問題被降低到了更低的維度。如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別子問題仍然不能解決，那么，可以采用同樣的方式，將這個(gè)子問題采用“排列組合”進(jìn)行拆解。這里，我們假設(shè)“如何設(shè)計(jì)AI加速器的運(yùn)算單元”這個(gè)子問題還是太復(fù)雜，超出了我們的能力，那么，我們可以進(jìn)一步將其降維：

“如何設(shè)計(jì)AI加速器的Tensor processor？”

“如何設(shè)計(jì)AI加速器的Vector processor？”

“如何設(shè)計(jì)AI加速器的Scaler processor？”

同樣，我們也可以繼續(xù)拆解：“如何設(shè)計(jì)AI加速器的Tensor processor？”

“AI加速器的Tensor processor 負(fù)責(zé)完成哪些功能？”

“AI加速器的Tensor processor 的sequence如何選擇？”

“AI加速器的Tensor processor PPA budget是怎樣的？”

“AI加速器的Tensor processor 帶寬需求是怎樣的？”

“AI加速器的Tensor processor 需要的data format是怎樣的？”

“……”

每個(gè)人解決問題的能力不同，所需要拆解到的問題的維度也不同，能力強(qiáng)的人，需要拆解的層數(shù)少一些，能力弱一些的人，可能需要將問題拆解到較低的維度時(shí)才能解決。

排列組合，除了可以將問題降維之外，還可以彌補(bǔ)腦容量不足所帶來的問題。平時(shí)工作當(dāng)中，有一類問題難度太高，一時(shí)無法下手，可以采用排列組合來解決，正如上面剛剛提到的例子；還有另外一類問題，其本身難度并不高，在我們解決問題能力范圍之內(nèi)，但問題比較繁雜，怎奈腦容量有限，一時(shí)難以將所有情況都考慮周全。對于這樣的問題，也可以采用“排列組合”來防止遺漏。這個(gè)時(shí)候，“好記性不如爛筆頭”就會(huì)發(fā)揮作用，當(dāng)我們列出所有排列組合之后，然后用大腦依次分析，就能得出結(jié)論了。

第三篇 論數(shù)據(jù)

當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)信息爆炸的時(shí)代，天量的數(shù)據(jù)無時(shí)無刻的被生產(chǎn)，收集，傳播開來，數(shù)據(jù)分析與篩選技能已經(jīng)是一個(gè)人最基本的技能之一了，經(jīng)過常年的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，關(guān)于數(shù)據(jù)的能力很多都已經(jīng)變成了我們的前意識記憶，甚至是在非意識范圍內(nèi)影響著我們。這一點(diǎn)對于IT從業(yè)者尤其明顯，在平時(shí)的工作中，無論是誰，每天都會(huì)面臨很多“選擇題”，而我們要做出選擇，大多是出于理性的，而理性本身需要數(shù)據(jù)支撐。

“為什么采用這個(gè)方案，有什么好處嗎？”

“這個(gè)方案的PPAC怎么樣？”

“如果采用這個(gè)方案，會(huì)有什么代價(jià)？”

“……”

在做出以上選擇之前，大多需要準(zhǔn)備一些數(shù)據(jù)，而一個(gè)沒有任何數(shù)據(jù)支撐的問題的決定能力是一個(gè)人重要的技能，對兩個(gè)或者多個(gè)方案，數(shù)據(jù)上難分伯仲時(shí)的決策能力也是一個(gè)人重要的技能。

另外，數(shù)據(jù)有結(jié)論之前的數(shù)據(jù)和結(jié)論之后的數(shù)據(jù)之分。前者使我們自信，后者使我們開心。全面的數(shù)據(jù)使我們柳暗花明又一村，走出泥潭，片面的數(shù)據(jù)使我們不識廬山真面目，誤入歧途?！皩?shí)事求是，不先入為主”是SOL, “求全責(zé)備，所有決定都要有數(shù)據(jù)支撐”也是SOL，需要知道的是SOL我們?nèi)祟愖霾坏降摹?/p>

給紛繁的世界建模以獲取數(shù)據(jù)是困難的，在天量的數(shù)據(jù)中做出正確的決定也是不易的。數(shù)據(jù)不會(huì)騙人，騙人的是使用數(shù)據(jù)的人而已。我建議的是，工作中80%的決定要基于收集到的數(shù)據(jù)，20%的決定要基于內(nèi)心。生活中20%的決定要基于收集到的數(shù)據(jù)，80%的決定要基于內(nèi)心。類似模擬退火。理性是可貴的，但感性也不是一文不值。智慧是好的，但我們也不能倚靠自己的聰明。追求完美，大多數(shù)情況是褒義詞，但有時(shí)候也可以是貶義詞。

第四篇 正反合（A=A=!A）

A=A=!A這個(gè)式子可以先拆成兩個(gè)簡單一點(diǎn)的式子來看：

A=A 和A=!A，為了便于描述，我稱第一個(gè)式子為“A向左運(yùn)動(dòng)”，第二個(gè)叫“A向右運(yùn)動(dòng)”。

無論是在工作還是在生活中，我們的核心工作就是解決這樣或那樣的問題。以上提到的幾種方法之所以有用，很大程度上是因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)了問題的矛盾點(diǎn)。如果把“A向左運(yùn)動(dòng)”看成是“證明方案A是對的（矛）”的話，那么“A向右運(yùn)動(dòng)”就是“證明方案A是錯(cuò)的（盾）”。矛與盾相互否定，推動(dòng)盾與矛互相肯定，這個(gè)過程反復(fù)出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了問題的瓦解，即，問題的解決，達(dá)到了新的穩(wěn)態(tài)，新的合理，新的存在。

比如，我們要新加一個(gè)具體的feature，最開始，我們會(huì)提出一個(gè)方案，假設(shè)就叫方案A，方案A的提出過程，其實(shí)就是“A向左運(yùn)動(dòng)”，這個(gè)過程中，最重要的是要確定“方案A確實(shí)可以解決這個(gè)問題”，就是A的肯定。一旦方案A提出之后，隨之而來的是“為什么方案A有這個(gè)缺點(diǎn)”或者“為什么不選擇方案B”，這個(gè)過程就是“A向右運(yùn)動(dòng)”的過程，即方案A的否定。接下來，就又是“A的肯定”過程，即，要完善最開始的方案A，完善之后可能還有反對者提出問題，如此往復(fù)，經(jīng)過幾個(gè)回合的拉鋸之后，方案A漸趨成熟，而這時(shí)方案A還是方案A，方案A也是方案A的否定了?！白非鬅o我，成就自我”，“無知者是不自由的”，每一次的否定自我，就是一次自我的肯定，每一次的自我肯定，都是向?qū)α⒛吧囊淮吻斑M(jìn)。

A=A=!A就是“正”，“反”，過程是螺旋上升的，目的是“合”。然而，世界是復(fù)雜的，我們偶爾也會(huì)遇到一時(shí)沒有矛盾，但仍然需要我們解決的問題，這個(gè)時(shí)候，用我們?nèi)祟愖钊彳浀膬?nèi)心與這個(gè)問題握手。

第五篇 關(guān)于芯片架構(gòu)

以上討論了幾種個(gè)人解決實(shí)際問題的方式方法，接下來說一下對芯片結(jié)構(gòu)工作的體會(huì)。

芯片架構(gòu)，大體上可分為三個(gè)事情：Architecture, Algorithm和Association。顯然，架構(gòu)工作，是要生產(chǎn)一些架構(gòu)（Architecture）作為產(chǎn)品的，作為設(shè)計(jì)人員的參考與指導(dǎo)。架構(gòu)本身并不是無根之木，是需要一些數(shù)據(jù)支撐的，而這數(shù)據(jù)的來源，主要是算法分析，所以架構(gòu)工作還應(yīng)包括一些算法分析的內(nèi)容，此外，為了發(fā)揮所做架構(gòu)的效力，應(yīng)該提供一些基本的工具來幫助用戶。

三者之間，相輔相成，不同階段，不同情況，重要程度不同。算法分析者可以提供必要的信息，比如算法發(fā)展趨勢，所關(guān)心領(lǐng)域算法特點(diǎn)等重要內(nèi)容，架構(gòu)者基于這些內(nèi)容，可以提出合適的硬件架構(gòu)來，而另外一些人可以提供合適的工具來彌補(bǔ)架構(gòu)和客戶之間的gap。三者之間不是單向影響的，是互相關(guān)聯(lián)的，架構(gòu)者可以提出在做架構(gòu)時(shí)的痛點(diǎn)，以影響算法發(fā)展和工具提供者。

芯片架構(gòu)工作，很像是玩打地鼠游戲，目的不是把從某個(gè)洞里出來的地鼠全部打死，而是能夠權(quán)衡，使總體得分最高，而權(quán)衡中的原則是，如果自己與非自己有沖突時(shí)，或者正義與利益有沖突時(shí)，盡量使非自己開心。

審核編輯：劉清