芯片以外，英特尔在软件上压下重注

英特尔在半导体工艺改进、在世界各地建造新的晶圆厂和制造工厂、新的封装技术甚至软件方面投入了大量的赌注。其中一个赌注，或者可能是一组赌注，是 oneAPI 和数据并行 C++ (DPC++)，这是一种开放的跨架构编程模型，可让开发人员自由地使用跨多个架构的单一代码库和并行编程变体基于 Khronos SYCL 的 C/C++。这些赌注旨在使软件开发人员更容易为基于异构计算架构的系统创建相对可移植的代码。

James Reinders 在离开四年后最近回到了英特尔。他之前在英特尔工作了 27 年，拥有丰富的并行处理经验。他是《Data Parallel C++: Mastering DPC++ for Programming of Heterogeneous Systems using C++ and SYCL》一书的作者。

本文作者Steven Leibson最近花了一个小时采访 Reinders，他涵盖了广泛的话题。以下是他对与并行处理和异构计算相关的一组选定主题的观点的编辑。

“oneAPI 和 SYCL 都是基础工具，它们共享基于开放规范和开放项目的加速计算愿景。oneAPI 和 SYCL 都必须满足多个供应商和多个架构的需求。不仅仅是一个供应商的需求。不仅仅是 GPU、CPU 或 FPGA。这些工具需要最大程度地开放，我们才能弄清楚如何使它们开放，因为这些语言和编程环境为您所做的其他一切事情提供了高性能基础。”

“Python 主要是用 C 编写的。关键库也是用 C 编写的，所以在开发 oneAPI 时并不是说你忽略了 Python。如果你打好基础，其他好事就会发生。OneAPI 说：“嘿，C 或 C++ 语言不是全世界。你需要库，你需要工具。你需要其他语言。” 因此，oneAPI 是一个笼统的名称，不仅适用于语言，而且适用于开发异构计算软件所需的所有其他东西。”

关于David Hennessy和John Patterson的 “Golden Age of Computers”。

“David Hennessy和John Patterson是我们行业的传奇人物。在过去四年中，无论何时他们公开发表演讲，他们都会讨论计算机体系结构的新黄金时代。我通常指向最多的版本是他们在 2019 年初发表在 Communications of the ACM 中的文章，在那里他们很好地讨论了计算机体系结构随着时间的推移的进展，并最终给出了答案。他们说我们正在进入一个新的计算机架构黄金时代，在这个时代，专门的领域特定架构 (DSA) 越来越多地用于加速工作负载并获得更好的每瓦性能，这是一些问题的驱动关注点。OneAPI 旨在在统一的编程环境中处理这些 DSA。”

“如果您只看英特尔的产品组合，就会发现我们拥有各种加速功能。我们将专用硬件加速器与我们的处理器放在同一个芯片上。我们有 GPU。我们有 FPGA。我们有 Gaudi，它针对深度学习进行了优化。我们有区块链 ASIC，我们有研究项目，包括神经形态计算和图形方面的工作，而这只是英特尔。你更广泛地进入这个行业，你会看到更多的多样性。

“真正让我明白这一切的是即将使用 UCIe，即 Universal Chiplet Interconnect Express。你知道，在过去，我们插入 PCIe 卡以将不同的功能放入计算机中，包括声卡和一些早期的图形加速器。这个想法是，如果你想要一个加速器或执行特殊功能的东西，甚至是声卡，你可以把它放在主板插槽中。

“现在的问题是，当你构建芯片时，你会做什么？没有插槽。我们的设计越来越多地是由chiplet或tiles制成的多芯片设备。[英特尔的顶级 GPU] Ponte Vecchio 由数量惊人的chiplet组成，有 47 个tiles。当它们来自不同的供应商时，你如何让所有这些tiles相互交谈？

“你可以标准化他们相互交谈的方式。有一点是临时完成的。你知道，英特尔不久前有一个 SKU，我们将处理器与 AMD GPU 配对。显然，有人就这些设备如何相互通信达成了一致。这是创建标准的自然原因。

“假设英特尔有一个使用此标准的 Xeon CPU。其他一些公司，也许是一家初创公司，可以开发一个chiplet，做一些非常具体的事情。如果该chiplet也采用该标准，那家初创公司突然可以要求英特尔将他们的chiplet粘贴到同一个封装中的至强 CPU 上。然后，您可以将该增强型 Xeon CPU 放入您可以从戴尔或其他供应商处获得的标准主板中。这就是 UCIe 的用途。

“这种能力有直接的好处。您不必设计新系统或主板。您只需在现有系统中部署增强型 CPU。

“然后问题是，将软件安装到这样的系统中有多难？如果软件工具已经为这种多供应商多架构做好了准备，并且如果这些工具包括编译器、库和性能分析工具，那么为这种增强架构开发软件就会容易得多。软件的进入门槛降低了。由于转向chiplet和采用标准chipelt互连，硬件的进入门槛降低了，然后您可以更快地进入市场。”

“Codeplay 公司上市了，英特尔决定收购它们。我很激动。我和 Codeplay 的人一起工作过，并且很喜欢和他们一起工作。他们已经在 Nvidia 和 AMD GPU 上工作了一段时间，但作为一家商业公司，他们一直在寻找可以承保他们工作的人。客户会想要吗？一些实验室有时会给他们种子资金，但不足以使他们的工作完全产品化。我有点犹豫要不要说“空白支票”，但他们现在基本上有一张来自英特尔的空白支票来生产他们的工作，他们不需要担心其他人会为此付费。您应该会在今年晚些时候看到此次收购的结果。

“您将看到他们的工具与英特尔发布的 SYCL 集成，因此 SYCL/DPC++ 最终能够针对英特尔、Nvidia 和 AMD 的所有 GPU。知情人士可以在去年使用开源工具构建此类软件。但是让我们面对现实吧，我们大多数人都想尽可能地懒惰。我真的很喜欢通过单击下载二进制文件、安装它并让它正常工作，而不是从开源文件构建它并阅读大量说明将文件转换为可用工具。

“我们还将 oneAPI 社区的管理权移交给 Codeplay，他们会将其转变为行业驱动的东西。我们说它是行业驱动的，但英特尔必须紧紧握住笔才能让行业驱动它。现在 Codeplay 将运行该节目以帮助过渡到完全的行业控制。

“你知道，Codeplay 雇佣了近 100 名工程师。ArrayFire 有四个。所以，这两家公司的收购在这方面是不同的。但是 ArrayFire 的人非常有才华，他们显然与公司和技术有着深厚的历史。他们是真正的先驱。

“当我与 ArrayFire 的首席执行官兼联合创始人 John [Melonakos] 会面时，我请他写一些关于此次收购的事情，他写的内容真的很谦虚。我说：“天哪！你们是开拓者。我们需要比这更多的东西！” 约翰同意了，所以我添加了一些关于 ArrayFire 开创性工作的内容，因为我非常喜欢他们所做的事情。我们非常高兴能有他们加入。

“你知道，ArrayFire 的人开发了很多东西，最终成为 MATLAB 中的并行工具包和相关工具。他们将其出售或许可这些工具，然后创建了一个非常易于使用的便携式 GPU 内在函数库。这些内在函数只在任何人的 GPU 上运行。因此，他们正在解决为 GPU 编写代码的问题，而无需在 [Nvidia 的] CUDA 中编写代码，这样软件开发人员就可以利用任何人的 GPU。Facebook 的一些研究人员使用 ArrayFire 的内在函数来开发机器学习代码并获得了惊人的加速。他们的代码比 CUDA 实现更好，这对 ArrayFire 的人来说是一个真实的证明。他们真正了解如何优化 GPU 性能。任何 GPU。”

“我看到 oneAPI 将在未来几年内取得一些重大进展。首先，我们必须证明 oneAPI 适用于英特尔。我们已经完成了一项出色的工作，展示了一个 API 在我们的 CPU 和 FPGA 上的出色表现。每个人都在等待 [支持] [Intel] GPU Ponte Vecchio 及其继任者。这将会发生。诞生一个新的架构总是很痛苦的，不管我们怎么说它不会。我已经经历了好几次了，所以我认为这将非常令人兴奋。我对 Ponte Vecchio 的所作所为感到非常兴奋。

“但证明 oneAPI 真正满足英特尔的需求和英特尔客户的全面需求是第一个重大挑战。下一个挑战是证明 oneAPI 也适用于其他架构。所以，我提到的关于 Codeplay 的事情，关于 Nvidia 和 AMD 的支持……在接下来的几年里，你会看到一些有趣的结果。今年我们将发布更多结果，但在接下来的几年中，我认为它将成为一个共识，即 oneAPI 对于针对来自多个供应商的多个架构的软件开发人员来说是可行的。目前，有大量证据表明这一点，早期采用者在过去几年发表了大量整洁的论文，显示出积极的结果，但这还不是常识。估计两年后 它会成为常识。这是我的期望。

“所以这是高水平。oneAPI 到底是什么？您将在英特尔创新活动中看到它。将 oneAPI 开发和支持转移到 Codeplay 是标准发展的下一步。我认为英特尔在推出 oneAPI 方面做得很好，但现在它需要额外的帮助，所以英特尔需要放手一点。我正在帮助英特尔做到这一点，并鼓励业界告诉我们什么是最重要的，以引导 oneAPI 从这里向前发展。”

半导体行业观察