高通致胜移动行业的战略支柱：异构计算

       今天，在阳光明媚的圣迭戈，美国高通公司Uplinq2013年度开发者大会拉开序幕。来自移动生态系统的数千名参会者听取了Qualcomm董事长兼首席执行官保罗·雅各布博士和Qualcomm移动计算（QMC）联席总裁Murthy Renduchintala发表的大会开幕主题演讲。Murthy的开幕演讲立场坚定，向行业和竞争对手发出了正面挑战。现在显而易见的是，在用于移动终端的专用计算（或称异构计算）方面树立领先地位，将帮助Qualcomm在移动时代大获全胜。下面我先介绍一些背景。

 

       我曾在此提到，计算分为两种类型：同构计算和异构计算。同构计算是指终端在同一类型的处理器上进行大部分的工作。例如在PC或服务器这样的终端上，大部分工作都是在CPU上完成的。异构计算与之相反，它使用不同类型的处理器（或Qualcomm所说的“引擎”）来处理不同类型的任务。这些“引擎”形式多样，可以是GPU、DSP或许多其他专用引擎，当然也包括CPU。当架构完善并搭配最适合的软件时，这种计算方式是最有效的，因为它可以在特定的功率预算内实现最高的性能。但需要明确的是，拥有多个CPU核心，即使是尺寸不同，也不属于异构计算。

 

       Qualcomm的Murthy用了一个绝妙的“足球队”来比喻异构计算。他说，场上不同的球员，如守门员、前锋、中场和后卫，分别拥有不同的技能和位置。如果每个队员都是守门员，那么这不会是一个优秀的球队。我认为这形象地解释了每个专用引擎是如何与SoC的其他引擎完美协作的。我曾以高尔夫俱乐部为例，在每个俱乐部，您的木杆、铁杆、挖起杆以及推杆都有不同的用途。只用推杆就想打出80-100杆的成绩是不可能的。这么说，异构计算是符合常识的。

 

       异构计算对于智能手机和平板电脑等移动终端非常重要。现在，“手机”的用途不仅仅是打电话而已，而是多种多样的，现在它的角色更像一台电脑。在Murthy的主题演讲中，他列举了几个关键的消费者调研结果，突出了智能手机不同使用模式的利用率：如游戏、搜索/购物、导航及拍照：?80%的消费者使用手机来玩游戏，而不是游戏机?60%的消费者使用手机搜索和网上购物，而不是自己的电脑?80%的消费者使用手机来导航，而不是他们的专用GPS设备?60%的消费者一周数次使用移动终端拍照  

       移动终端在未来将会进一步演化，因为我看到消费者开始使用自己的手机使用虚拟和扩增实境应用，用手机连接4K电视玩游戏，越来越多地使用基于语音和手势感应的自然用户界面，以及拍摄更佳的计算摄影和录像。

 

       要应对这些新的使用模式，增加更多的CPU核心并不能解决问题。这样做只会增加功耗，在移动计算领域也很难实现。甚至连PC行业也清楚这一点。标准的笔记本电脑平均CPU核心数是两个，而PC架构师正专注于提高GPU性能和降低总体系统功耗。一台PC的功率难以驱动4个CPU核心，而一个手机驱动4-8核心更是难上加难。异构计算是答案。

 

       Murthy在Uplinq大会的开幕演讲中明确表示，Qualcomm要在移动市场致胜的一个方式就是通过异构计算。让我阐述一下Qualcomm的秘诀。

 

       首先，Murthy表示，Qualcomm致力于打造最一流的组件（或“引擎”）。这些组件包括CPU、GPU、DSP、多种连接引擎、多种多媒体引擎、摄像头引擎、显示器引擎、导航和传感器核心：

       CPU：即“Krait”，它虽然基于ARM指令集架构，但因为Qualcomm拥有架构许可，所以基本上公司是从零开始设计该CPU的。他们灵活地优化了内存控制器、缓存、频率等，实现了卓越的性能和极低的功耗。 GPU：即“Adreno”，它为游戏、用户界面以及高性能计算任务??提供了更快的图形功能。 DSP：即“Hexagon”，这一数字信号处理器（DSP）非常适合“实时在线”功能，如“听”和“看”等这些需要极低功耗的功能。连接引擎：“Gobi”LTE、“Atheros”、WiFi、蓝牙和NFC，它们对通信、导航以及与其他终端的连接至关重要。 多媒体引擎：固定功能模块，播放高清视频和音频，并将其进行编码。摄像头引擎：业内知名的是图像信号处理器（ISP）和视频信号处理器（VSP），用于提升图片或视频的质量。

       如您所见，每一个“引擎”都承担着不同的任务，Qualcomm许多知识产权都参与其中，使骁龙处理器在功能和上市时间方面都具有很强的竞争力。

 

       Qualcomm的战略不仅涉及这些单独的模块，还将这些模块聪明地绑定在一起。Qualcomm还拥有用于互连、缓存和内存的知识产权，从而在硬件层面上将整个解决方案集成到一个优化的SOC上。

 

       当然，没有软件的情况下，你拥有的只是一块“硅”；而在异构计算时代，软件则较同构计算更为复杂。Qualcomm自主研发软件，并且作为联盟的一部分在未来几年使之标准化。如今，这个行业需要移动异构计算，并且为了帮助解决该问题，Murthy表示，Qualcomm已经发布了许多软件工具来帮助开发人员。拥有整个平台的Qualcomm可以采取独有的方式，但这恐怕不好，因为这样会将独立软件供应商(ISV)，原始设计制造商(ODM)和原始设备制造商(OEM)困在一个解决方案中，并且它将最终扼杀开发人员的创新，而这种创新对平台取得长远的成功至关重要。

 

       Qualcomm值得被赞扬，当有可用的开放标准时，他们就使用开放标准；当没有可用的开放标准时，他们就提供自己的工具和API。例如，他们为不断完善的行业标准提供工具支持，如OpenGL和OpenCL。他们还帮助定义异构计算的开放标准。Qualcomm是异构系统架构 (HSA) 基金会的创始成员之一，并积极参与科纳斯组织（Khronos），探讨OpenCL。由于目前支持DSP的开放编程标准很少，Qualcomm最近提供了名为“Hexagon SDK”的原生工具来支持其DSP。此外，他们还提供了优化库，如Vuforia 和FastCV，在骁龙处理器上运行时能够充分利用骁龙处理器专有引擎的优势，但还可以启用“回落”支持，这对于代码的可移植性是很重要的，例如，如果某独立软件开发商使用他们的SDK却实际不是应用于骁龙处理器，该软件可以“回落”到非优化版本，让这个版本只在CPU上运行。

 

       一个很好的例子是，这项技术将集中应用在游戏中。在游戏中，通过OpenGL、OpenCL和Hexagon SDK，CPU、GPU、显示引擎、传感器核心和DSP可一次性全部使用到。为了使异构计算发挥最佳效果，这些引擎需要很好地协作运行。

 

       在今天的活动中，谷歌的摩托罗拉也分享了异构计算的一个好例子。摩托罗拉移动领先科技与项目组高级副总裁Regina Dugan展示了一个实际应用，具有身临其境的互动式故事讲述体验。摩托罗拉与著名艺术家合作，在Adreno GPU上使用了OpenCL中运用的名为“开放曲面细分 ”的最前沿的图形技术、高级传感器和Krait CPU，创造出一种全新独特的故事讲述形式。

 

       Qualcomm的异构计算方法有很大的意义……对于最苛刻的高尔夫球场而言，它是一套完整的设备。这也不是一条容易的道路，因为他们对此做了很多的工作和投资，但是从战略的角度来说，这对Qualcomm是一条很好的道路。虽然Qualcomm不是做异构计算方面唯一的移动供应商，但却拥有最广泛、最深度的移动知识产权组合，并拥有多年解决此类问题的经验。

 

       凭借其异构计算方法，Qualcomm不仅将在移动市场竞争中激流勇进，还很可能已经为下一代移动终端树立了全新的体验标杆。