Android處理器照亮了黑硅

　　芯片設(shè)計(jì)師們面臨的黑硅(black silicon)問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，漏電愈演愈烈?guī)缀踝屗麄儫o(wú)法使用黑硅。有一種新級(jí)別的細(xì)晶(fine-grained)、特殊應(yīng)用內(nèi)核可以收復(fù)失去的裸片面積，創(chuàng)造更高效的處理器。一位加州大學(xué)的研究人員表示他們正利用上述方法開發(fā)Android處理器原型產(chǎn)品。

　　加州大學(xué)圣迭亞哥分校研究生Nathan Goulding在熱門芯片(Hot Chips)大會(huì)的一份論文里說(shuō)：“在每一個(gè)制程節(jié)點(diǎn)，能夠主動(dòng)切換的芯片比例呈指數(shù)級(jí)下滑。根據(jù)標(biāo)度理論，以后只會(huì)更嚴(yán)重。”

　　論文中說(shuō)，相比面積同等、功能相同、功耗接近的90納米區(qū)塊，45納米區(qū)塊的可用裸片尺寸要少2.8倍。Goulding說(shuō)解決辦法是創(chuàng)造一系列專用程序內(nèi)核，以獲得8-11倍于通用CPU的節(jié)能效果。

　　加州大學(xué)圣迭亞哥分校正在研發(fā)Green Droid程序處理器以證實(shí)自己的理論。他們已經(jīng)使用自己的自動(dòng)化工具設(shè)計(jì)了21個(gè)內(nèi)核，來(lái)處理Google Android手機(jī)所需的工作。

　　這些被稱為CONservation的內(nèi)核運(yùn)行著包括少量指令的任務(wù)。范圍包括Android Dalvik虛擬機(jī)的一些方面到Linux關(guān)鍵代碼再到內(nèi)存管理功能。

　　Goulding他的團(tuán)隊(duì)讓7平方毫米的硅片能夠運(yùn)行43,000條基本指令，這包括了Android手機(jī)95%的高能耗任務(wù)。這些內(nèi)核由一個(gè)中央MIPS處理器管理，選擇這個(gè)CPU的主要原因是他們學(xué)校能夠使用該IP內(nèi)核。

　　這個(gè)項(xiàng)目中有個(gè)非常有趣的地方，就是團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)來(lái)生成內(nèi)核的自動(dòng)化工具。工具包括一個(gè)編譯器，將一組指令凝結(jié)成一個(gè)更高級(jí)別的任務(wù);還有一個(gè)代碼生成器，可以提供Verilog來(lái)進(jìn)行工作。

　　Goulding解釋說(shuō)：“我們希望控制內(nèi)核創(chuàng)造的整個(gè)流程。”

　　專用程序內(nèi)核不需要像MIPS CPU那樣提取通用指令、管理低級(jí)別寄存器。不過(guò)，接來(lái)下還有很多工作要做。

　　研究人員還沒(méi)想好怎么讓一個(gè)MIPS主導(dǎo)的體系保持在低功耗狀態(tài)下，怎么仲裁共享內(nèi)存的訪問(wèn)。盡管Green Droid設(shè)計(jì)仍處在早期階段，它的概念在熱門芯片大會(huì)上還是引發(fā)了很多疑問(wèn)。

　　比如剛剛離開Sun加入微軟的資深芯片設(shè)計(jì)師Marc Tremblay就說(shuō)：“我沒(méi)見過(guò)任何一款這種粒度的加速內(nèi)核。” 　　加州大學(xué)圣地亞哥分校研究生Nathan Goulding介紹了他的應(yīng)用加速器概念。