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向速冻晚餐告别! 运用高性能计算解决您”晚餐吃什么”的难题

作者:Ruben Molina, 新思科技市场营销总监

又是一天的饭点 我和妻子正努力尝试着决定一个我们都能ok的餐厅解决晚饭。如果你也遇到过这种情况,你就会知道这其实是一个很折腾人的问题。

于是 我决定通过询问我们的虚拟助理来解决这个问题,从而缩短对我们大脑的折磨。

“Hey [虚拟助理],哪里有吃饭的好地方?” 随之而来的是15分钟断断续续的沟通和令人理解错误的回答……令人着实沮丧。最终,我还是向冰箱走去,不知道虚拟助理中的HPC什么时候能把我从吃速冻晚餐和方便面中解救出来。

 

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如果你一直在关注超级计算的最新前沿技术,你可能已经听说过HPC  (High Performance Computing, 高性能计算)。它指的是通过聚合大量的计算资源来实现超越标准单机计算的性能(”internal HPC”,n.d.)。 换句话说,HPC意味着在多个计算核心上进行大量的并行处理,以更快地解决问题。

提及HPC ,我们一般就会联想到超级计算机。

世界上第二快的超级计算机位于距离加州硅谷约一小时车程的劳伦斯利弗莫尔国家实验室( Lawrence Livermore National Laboratory)。这台被称为 “Sierra “的机器具备了约1,572,480个运算内核,拥有每秒近100 Petaflops的运算速度。

如果你面临一些超困难的运算问题,你就需要使用这样一台如此强大的计算机。什么是“超困难”的标准?有人可能会想到模拟核衰变和计算老化的核武器库的不稳定性……其实,如天气预测、DNA测序和分子建模等不难么恐怖的问题也是同样困难。 解决这些问题确实需要付出相当大的电力成本。准确的说是平均7.4兆瓦,或者说相当于为7000 – 8000户家庭供电。

如今,HPC不仅仅是用来解决这些超级困难的问题。很多非研究性应用正在崛起,例如,在渲染《星际迷航:发现》或《星球大战:天行者的崛起》等电影中最新的CGI效果,电影制作者就用到了HPC。此外,它还被用在自动驾驶,脸部识别来解锁手机,以及让虚拟助手更智能,能识别出主人在和它说话,并更准确地回答。

在很多这样的非研究性应用中,与远程数据中心通信的延迟迫使人们进一步发展本地化的数据处理,这意味着将HPC嵌入在在手机、虚拟助手设备、笔记本电脑或汽车系统中。

当有一天我们能把一台Sierra超级计算机缩小到指甲片大小的芯片上,真的是难以想象HPC将如何改变我们解决的日常问题方式,比方说晚饭吃什么。

然而,在单个芯片上扩展那么多处理元件带来多重设计挑战。

 

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首当其冲的难题是功耗。对于任何HPC应用来说,你都需要把功耗降到最低。不仅仅因为兆瓦级的功耗是相当昂贵的,即使当你成功把功耗降低了几个数量级后,你的设备仍可能面临随时爆炸的危险。

第二,处理元件之间的巨大的通信量,需要更高的布局密度来缩短互连和延迟。

第三,HPC处理硬件正将时钟频率推到3GHz以上,这就需要最新的节点工艺技术支持以及面向处理掩模设计、光刻和制造的新规则的工具。

 

Fusion Compiler:帮你解决HPC应用设计挑战,帮我吃更好的晚餐

综合与布局布线的紧密耦合对于做出正确的架构权衡至关重要,以实现HPC对于更高频率、更高密度和更低功耗的要求。此外,一个涵盖提取、时序和功耗分析的通用数据引擎也至关重要,以确保基于反馈的设计修改能够快速、高效地收敛到最佳设计。

 

 

新思科技的Fusion Compiler是多年创新的结晶,它实现了从RTL到GDSII的完整设计流程方法。通过首创的单一基础数据模型,以及共享的优化和signoff质量分析引擎,Fusion Compiler是业内第一个真正的 “单一系统”,横跨RTL综合到最终实现,可谓是专为解决下一代HPC设计挑战而创新的。

Fusion Compiler与众不同的地方还在于它使用了机器学习(ML)来优化布局以提高密度和使用率,更好地估计路径以加快设计收敛速度,并更好地预测布线后时序,从而尽早提高优化质量。

新思科技Fusion Compiler已成功地帮助架构师和芯片设计师将实用的高性能计算应用带给大众。但对我今天的晚饭难题来说,它没能赶上。速冻的晚饭已经热好了。

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