Qualcomm致勝移動行業的戰略支柱：異構計算

　　今天，在陽光明媚的圣迭戈，美國高通公司Uplinq2013年度開發者大會拉開序幕。來自移動生態系統的數千名參會者聽取了Qualcomm董事長兼首席執行官保羅·雅各布博士和Qualcomm移動計算（QMC）聯席總裁Murthy Renduchintala發表的大會開幕主題演講。Murthy的開幕演講立場堅定，向行業和競爭對手發出了正面挑戰?，F在顯而易見的是，在用于移動終端的專用計算（或稱異構計算）方面樹立領先地位，將幫助Qualcomm在移動時代大獲全勝。下面我先介紹一些背景。

　　我曾在此提到，計算分為兩種類型：同構計算和異構計算。同構計算是指終端在同一類型的處理器上進行大部分的工作。例如在PC或服務器這樣的終端上，大部分工作都是在CPU上完成的。異構計算與之相反，它使用不同類型的處理器（或Qualcomm所說的“引擎”）來處理不同類型的任務。這些“引擎”形式多樣，可以是GPU、DSP或許多其他專用引擎，當然也包括CPU。當架構完善并搭配最適合的軟件時，這種計算方式是最有效的，因為它可以在特定的功率預算內實現最高的性能。但需要明確的是，擁有多個CPU核心，即使是尺寸不同，也不屬于異構計算。

　　Qualcomm的Murthy用了一個絕妙的“足球隊”來比喻異構計算。他說，場上不同的球員，如守門員、前鋒、中場和后衛，分別擁有不同的技能和位置。如果每個隊員都是守門員，那么這不會是一個優秀的球隊。我認為這形象地解釋了每個專用引擎是如何與SoC的其他引擎完美協作的。我曾以高爾夫俱樂部為例，在每個俱樂部，您的木桿、鐵桿、挖起桿以及推桿都有不同的用途。只用推桿就想打出80-100桿的成績是不可能的。這么說，異構計算是符合常識的。

　　異構計算對于智能手機和平板電腦等移動終端非常重要?，F在，“手機”的用途不僅僅是打電話而已，而是多種多樣的，現在它的角色更像一臺電腦。在Murthy的主題演講中，他列舉了幾個關鍵的消費者調研結果，突出了智能手機不同使用模式的利用率：如游戲、搜索/購物、導航及拍照：

　　~ 80%的消費者使用手機來玩游戲，而不是游戲機

　　~ 60%的消費者使用手機搜索和網上購物，而不是自己的電腦

　　~ 80%的消費者使用手機來導航，而不是他們的專用GPS設備

　　~ 60%的消費者一周數次使用移動終端拍照

　　移動終端在未來將會進一步演化，因為我看到消費者開始使用自己的手機使用虛擬和擴增實境應用，用手機連接4K電視玩游戲，越來越多地使用基于語音和手勢感應的自然用戶界面，以及拍攝更佳的計算攝影和錄像。

　　要應對這些新的使用模式，增加更多的CPU核心并不能解決問題。這樣做只會增加功耗，在移動計算領域也很難實現。甚至連PC行業也清楚這一點。標準的筆記本電腦平均CPU核心數是兩個，而PC架構師正專注于提高GPU性能和降低總體系統功耗。一臺PC的功率難以驅動4個CPU核心，而一個手機驅動4-8核心更是難上加難。異構計算是答案。

　　Murthy在Uplinq大會的開幕演講中明確表示，Qualcomm要在移動市場致勝的一個方式就是通過異構計算。讓我闡述一下Qualcomm的秘訣。

　　首先，Murthy表示，Qualcomm致力于打造最一流的組件（或“引擎”）。這些組件包括CPU、GPU、DSP、多種連接引擎、多種多媒體引擎、攝像頭引擎、顯示器引擎、導航和傳感器核心：

　　CPU：即“Krait”，它雖然基于ARM指令集架構，但因為Qualcomm擁有架構許可，所以基本上公司是從零開始設計該CPU的。他們靈活地優化了內存控制器、緩存、頻率等，實現了卓越的性能和極低的功耗。

　　GPU：即“Adreno”，它為游戲、用戶界面以及高性能計算任務??提供了更快的圖形功能。

　　DSP：即“Hexagon”，這一數字信號處理器（DSP）非常適合“實時在線”功能，如“聽”和“看”等這些需要極低功耗的功能。

　　連接引擎：“Gobi”LTE、“Atheros”、WiFi、藍牙和NFC，它們對通信、導航以及與其他終端的連接至關重要。

　　多媒體引擎：固定功能模塊，播放高清視頻和音頻，并將其進行編碼。

　　攝像頭引擎：業內知名的是圖像信號處理器（ISP）和視頻信號處理器（VSP），用于提升圖片或視頻的質量。

　　如您所見，每一個“引擎”都承擔著不同的任務，Qualcomm許多知識產權都參與其中，使驍龍處理器在功能和上市時間方面都具有很強的競爭力。

　　Qualcomm的戰略不僅涉及這些單獨的模塊，還將這些模塊聰明地綁定在一起。Qualcomm還擁有用于互連、緩存和內存的知識產權，從而在硬件層面上將整個解決方案集成到一個優化的SOC上。

　　當然，沒有軟件的情況下，你擁有的只是一塊“硅”；而在異構計算時代，軟件則較同構計算更為復雜。Qualcomm自主研發軟件，并且作為聯盟的一部分在未來幾年使之標準化。如今，這個行業需要移動異構計算，并且為了幫助解決該問題，Murthy表示，Qualcomm已經發布了許多軟件工具來幫助開發人員。擁有整個平臺的Qualcomm可以采取獨有的方式，但這恐怕不好，因為這樣會將獨立軟件供應商（ISV），原始設計制造商（ODM）和原始設備制造商（OEM）困在一個解決方案中，并且它將最終扼殺開發人員的創新，而這種創新對平臺取得長遠的成功至關重要。

　　Qualcomm值得被贊揚，當有可用的開放標準時，他們就使用開放標準；當沒有可用的開放標準時，他們就提供自己的工具和API。例如，他們為不斷完善的行業標準提供工具支持，如OpenGL和OpenCL。他們還幫助定義異構計算的開放標準。Qualcomm是異構系統架構 （HSA） 基金會的創始成員之一，并積極參與科納斯組織（Khronos），探討OpenCL。由于目前支持DSP的開放編程標準很少，Qualcomm最近提供了名為“Hexagon SDK”的原生工具來支持其DSP。此外，他們還提供了優化庫，如Vuforia 和FastCV，在驍龍處理器上運行時能夠充分利用驍龍處理器專有引擎的優勢，但還可以啟用“回落”支持，這對于代碼的可移植性是很重要的，例如，如果某獨立軟件開發商使用他們的SDK卻實際不是應用于驍龍處理器，該軟件可以“回落”到非優化版本，讓這個版本只在CPU上運行。

　　一個很好的例子是，這項技術將集中應用在游戲中。在游戲中，通過OpenGL、OpenCL和Hexagon SDK，CPU、GPU、顯示引擎、傳感器核心和DSP可一次性全部使用到。為了使異構計算發揮最佳效果，這些引擎需要很好地協作運行。

　　在今天的活動中，谷歌的摩托羅拉也分享了異構計算的一個好例子。摩托羅拉移動領先科技與項目組高級副總裁Regina Dugan展示了一個實際應用，具有身臨其境的互動式故事講述體驗。摩托羅拉與著名藝術家合作，在Adreno GPU上使用了OpenCL中運用的名為“開放曲面細分 ”的最前沿的圖形技術、高級傳感器和Krait CPU，創造出一種全新獨特的故事講述形式。

　　Qualcomm的異構計算方法有很大的意義……對于最苛刻的高爾夫球場而言，它是一套完整的設備。這也不是一條容易的道路，因為他們對此做了很多的工作和投資，但是從戰略的角度來說，這對Qualcomm是一條很好的道路。雖然Qualcomm不是做異構計算方面唯一的移動供應商，但卻擁有最廣泛、最深度的移動知識產權組合，并擁有多年解決此類問題的經驗。

　　憑借其異構計算方法，Qualcomm不僅將在移動市場競爭中激流勇進，還很可能已經為下一代移動終端樹立了全新的體驗標桿。