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为领域加速、为AI赋能:中科驭数携专用计算架构全栈式解决方案亮相双创周

发布日期:2019-06-13

来源 | CSDN

 

摘要:6月13日,为期七天的“2019年全国大众创业万众创新活动周北京会场暨中关村创新创业季活动”在中关村国家自主创新示范区展示中心开幕。其中,来自中科院计算所的中科驭数携KPU-Conflux-1800 芯片、驭数加速板卡及以KPU为核心的全软件栈解决方案亮相创新引领主题展。

中科驭数携以KPU为核心的全软件栈解决方案亮相创新引领主题展

 

随着智能物联时代来临,催生了包括人工智能、云计算、边缘计算、区块链、智能驾驶、富媒体应用等大量的场景和需求。行业的数字化带来了数据量的爆发性增长。据美国发布的《2016-2045年新兴科技趋势》预测,全球数据量自2015年开始每两年翻一番。与此同时,芯片的运算能力在经过了半个多世纪的“工艺-架构”双轮驱动后,工艺已不断细化到逼近一定的物理极限。

中科驭数创始人兼CEO鄢贵海表示,目前,芯片晶体管密度在近三年的年化增长率仅为3.5%,基本上已经宣布了摩尔定律的失效。而5G技术带来的“端云一体”催生了数据处理的刚性需求。尤其是在金融、人工智能等热门领域,有几乎超过九成的数据,因算力不够导致不能被利用。此外,数据信息的格式多样性,也造成了数据在处理和管理上的信息孤岛。不仅影响了效率和数据价值,同时也在限制行业发展。

据了解,目前硬件算力的提升,主要还是依靠物理设备的堆积部署。比如用通用处理器CPU+特定应用加速的协处理器来共同处理海量数据,目前已广泛应用的有GPU(图片处理器)、VPU(视频处理器)、MPU(运动增强处理器)、APU(音频处理器)等大多与多媒体的编码解码相关的协处理器。据Gartner,IDC等分析机构预测,到2020年,在服务器市场,协处理器总的渗透率将超过5%,除GPU以外的协处理器渗透率也将超过3%。

专用处理器的发展机遇

 

然而面对应用的多样性和数据的复杂性,数据数量和数据格式都呈爆发性的增长,导致芯片运算的“高性能”和“通用性”,始终处于“不可兼得”的状态。主流所使用的WINTEL (Windows+Intel)模式,在应对今天应用多元化的场景时,也确实体现出很多局限性。因此,如何平衡二者的性能,并做到易落地的实操性,就需要技术上的创新和产品上的实践。

鄢贵海表示,当前,已经有一些资深的行业人士发现,通过打通底层基础硬件架构和上层应用的“全栈式”研发,定制不同的多元化解决方案,将会变成产业非常重要的组成部分。目前绝大多数企业仍然只能选择以各类通用CPU为核心的服务器,即便在利用率低下、购买及使用成本高昂的情况下,仍然别无选择。此外,现有针对通用计算的软件栈极为复杂,对于专用加速器而言还是过于厚重了,不仅影响系统执行效率,也不利于缩短产品上市的时间。 所以这种“全栈式”的接入形式将是应用驱动的计算范式的典型特征,从根本上扫清专用加速器计算的落地障碍。

国内目前的一些新兴创业企业,主要都是备受瞩目的AI专用加速芯片供应商。但是对于例如金融,数据库,转码,网络安全等应用,不仅仅需要AI技术,更需要针对这些具体应用的加速方案。AI芯片的供应商可能很难用AI芯片的设计模式或特性去适配不同领域的加速应用。另外,在一些领域也有一些厂商通过FPGA的形式提供专用的加速方案。这种方式可以相对灵活的满足不同领域里客户的不同定制化要求,但是也很难做到跨领域。

为了高效解决特定领域的海量数据处理问题,脱胎于中科院计算技术研究所的中科驭数从底层核心技术出发,以专用芯片架构为核心,创新性地采用软件定义加速器的技术路线,实现软硬件协同的高效解决方案。其主要核心技术KPU(即核处理器),是专为加速特定领域核心功能计算而设计的一种协处理器。 中科驭数CTO卢文岩博士解释到 KPU以功能核作为基本单元,直接对应用中的计算密集性应用进行抽象和高层综合,实现以应用为中心的架构“定制“。一颗KPU根据需求可以集成数十至数百个功能核。在运行机制上,采用“数据驱动并行计算”的架构,运行过程中通过数据流来激活不同的功能核进行相应计算。从而可以实现“功能核”到运算需求的“一对一”服务,保证效率。

据鄢贵海介绍,结合团队的技术成果,在过去一年多里,中科驭数主要在金融,数据库加速,视频转码,网络协议转换四个重点市场进行研发投入。其中,作为第一代专用处理器芯片,本次参展的KPU-Conflux-1800定位金融领域,集成了20余种kernel类型,主要针对时间序列处理和数据库应用领域设计,同时支持24路数据流并行处理,峰值性能高达3.2TFLOPS,功耗仅8W,具有极高的效能比。在完成研发后交由中芯国际55纳米工艺流片,于7月底拿到样片。

中科驭数CEO鄢贵海为发改委领导做产品演示

 

除了KPU-Conflux成功流片,中科驭数已经完成和三级金融机构的多家头部客户的技术沟通,并与客户达成了战略合作意向,将很快在客户的仿真系统中实测。目前合作伙伴包括郑州商品交易所、上海证券交易所、中泰证券、新湖期货、微众银行等众多金融机构。根据目前情况,针对TOE和数据库加速的两款产品最早投入商用,预计19年底至20年年初逐渐进入量产。此外,其还将关注人工智能在金融计算,数据库,视频转码,网络协议转换中的应用,提供专用计算加速+AI的综合解决方案。值得一提的是,KPU专用加速芯片将帮助填补我国在计算加速协处理器领域的空白,并且有可能成为世界先进队列里的一员,实现在专用计算加速领域的超车。

据了解,作为第五个全国双创周,本次活动以“汇聚双创活力,澎湃发展动力”为主题,展出面积超过1.8万平方米,汇集三百余个项目展示亮相。不仅涉猎新一代信息技术、人工智能、集成电路等一批具有北京水平的“高精尖”硬科技成果,还呈现了一批高科技的惠民项目。