大模型的發(fā)展意味著算力變的越發(fā)重要，因?yàn)榇髧?guó)間科技競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系，國(guó)內(nèi)AI從業(yè)方在未來(lái)的一段時(shí)間存在著算力不確定性的問(wèn)題，與之而來(lái)的是許多新型算力替代方案的產(chǎn)生。如何從架構(gòu)關(guān)系上很好的理解計(jì)算芯片的種類，并且從計(jì)算類型、生態(tài)、流片能力等多角度評(píng)估算力需求，正在成為AI方向負(fù)責(zé)人的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
正因?yàn)檫@個(gè)原因，最近幾個(gè)休息日我一直在看相關(guān)領(lǐng)域的文章和論文，試著理清算力基礎(chǔ)架構(gòu)關(guān)系，因?yàn)檫^(guò)去積累不夠深，可能有不準(zhǔn)確的地方，還望指出。
PART01?AI芯片架構(gòu)體系
學(xué)習(xí)芯片架構(gòu)，首先需要有一個(gè)體系架構(gòu)圖，如何評(píng)價(jià)一款A(yù)I芯片，可以從芯片類型、指令集類型、指令集架構(gòu)、代表公司以及制程幾個(gè)角度來(lái)看。
不同的芯片類型決定了芯片的用途和設(shè)計(jì)理念，所以這方面一定是了解芯片最關(guān)鍵的一點(diǎn)。指令集類型和指令集架構(gòu)，跟芯片的生態(tài)息息相關(guān)，因?yàn)橐豢詈玫男酒?，不光要具備?qiáng)大的計(jì)算性能，也要有廣泛、靈活的開(kāi)發(fā)者生態(tài)體系，做到軟硬結(jié)合。最后一點(diǎn)是公司以及制程，公司的市占率以及芯片的制程是否足夠先進(jìn)，關(guān)系到芯片的商用成熟度以及供貨保障程度。接下來(lái)會(huì)詳細(xì)展開(kāi)以上幾個(gè)方向。
PART02AI芯片基本類型
CPU、GPU、FPGA、ASIC是目前AI計(jì)算過(guò)程中最主流的四種芯片類型，他們的主要區(qū)別體現(xiàn)在計(jì)算效率、能耗和靈活性上面。
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CPU：CPU是馮諾依曼架構(gòu)下的處理器，遵循“Fetch (取指) -Decode (譯碼) - Execute (執(zhí)行) - Memory Access (訪存) -Write Back (寫(xiě)回)”的處理流程。在執(zhí)行計(jì)算任務(wù)過(guò)程中，數(shù)據(jù)需要先獲取并存入RAM，然后解碼獲得指令，然后在ALU計(jì)算模塊計(jì)算，最終將計(jì)算結(jié)果返回RAM。整個(gè)流程更強(qiáng)調(diào)控制和決策，在并行計(jì)算效率上有較大提升空間
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GPU：GPU最早用于圖像處理領(lǐng)域，減少了大量數(shù)據(jù)預(yù)取和決策模塊，增加了計(jì)算單元ALU的占比，從而在并行化計(jì)算效率上有較大優(yōu)勢(shì)。
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FPGA：FPGA的設(shè)計(jì)使得計(jì)算邏輯十分靈活，它不像CPU和GPU那樣只能執(zhí)行編譯和匯編的內(nèi)容，F(xiàn)PGA因?yàn)閹缀鯖](méi)有控制模塊，所有模塊都是ALU計(jì)算模塊，而且所有模塊都可定制開(kāi)發(fā)。但這也是FPGA的主要缺陷，因?yàn)榫邆浜軓?qiáng)的靈活度，導(dǎo)致設(shè)計(jì)難度和復(fù)雜度較高。
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ASIC：ASIC是專門(mén)針對(duì)某一領(lǐng)域設(shè)計(jì)的芯片，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算芯片NPU、Tensor計(jì)算芯片TPU等。因?yàn)槭轻槍?duì)特定領(lǐng)域定制，所以ASIC往往可以表現(xiàn)出比GPU和CPU更強(qiáng)的性能，ASIC也是目前國(guó)內(nèi)外許多AI芯片設(shè)計(jì)公司主要研究的方向，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)市面上會(huì)逐漸有大量AI領(lǐng)域的ASIC芯片出現(xiàn)。
PART03AI芯片指令集和架構(gòu)
接著說(shuō)下AI芯片的指令集，首先要了解指令集是什么。計(jì)算機(jī)執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程可以看作是把程序編譯成硬件可以理解的語(yǔ)言，再有硬件完成最終的計(jì)算工作。指令集可以理解是為編程和編譯服務(wù)的一種計(jì)算機(jī)硬件可以理解的語(yǔ)言。
指令集分復(fù)雜指令集（CSIC）和精簡(jiǎn)指令集(RISC)。
CSIC主要用于傳統(tǒng)的CPU芯片領(lǐng)域，他的設(shè)計(jì)模式是把用一個(gè)指令完成較復(fù)雜的任務(wù)，比如”幫我選個(gè)餐廳“。RISC是精簡(jiǎn)指令集，把任務(wù)進(jìn)行拆解，比如”先了解我喜歡什么“，再”查查附近有什么餐廳“，”做一個(gè)匹配“。因?yàn)榫?jiǎn)的設(shè)計(jì)，RISC在優(yōu)化編譯方面有很大的空間，目前深度學(xué)習(xí)主要計(jì)算都在RISC指令集的英偉達(dá)GPU芯片，所以目前在計(jì)算的編譯優(yōu)化方向，有很大空間，也是行業(yè)聚焦的技術(shù)方向。
接下來(lái)看下指令集架構(gòu)（ISA），在AI領(lǐng)域需要重點(diǎn)關(guān)注ARM、RISC-V，國(guó)內(nèi)外許多廠商也有在探索自研指令集架構(gòu)，但是也是基于ARM或者RISC-V的設(shè)計(jì)思路。
ARM架構(gòu)則是由英國(guó)的ARM Holdings公司開(kāi)發(fā)的，它是為嵌入式系統(tǒng)和移動(dòng)設(shè)備而設(shè)計(jì)的。ARM架構(gòu)的主要特點(diǎn)是低功耗、高性能和可擴(kuò)展性，它可以支持移動(dòng)設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)、智能家居等應(yīng)用。
RISC-V是近些年非常流行的指令集架構(gòu)，RISC-V與 ARM 和 MIPS 最大的差別還是在于其為 RISC-V 基金會(huì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的制定和維護(hù)工作而非商業(yè)公司，任何人可以無(wú)償使用該指令集開(kāi)發(fā)自己的 CPU ，或者往自己已有的芯片中集成開(kāi)源免費(fèi)的 RISC-V IP Core，這是比較吸引電子設(shè)備廠商的重要原因。
PART04總結(jié)文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-765039.html
最近有幾個(gè)大事件，一個(gè)是NV收購(gòu)ARM進(jìn)軍CPU領(lǐng)域，另外就是美國(guó)強(qiáng)化了對(duì)國(guó)內(nèi)的高端芯片制裁。從這些動(dòng)作來(lái)看，AI芯片的新一輪競(jìng)爭(zhēng)暗潮洶涌，隨著各個(gè)廠商都在減少自己的芯片生態(tài)體系，未來(lái)在編譯優(yōu)化、異構(gòu)芯片調(diào)度、馮諾依曼內(nèi)存墻突破等方向一定會(huì)有更多新的工作，這些也需要持續(xù)探索。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-765039.html
到了這里，關(guān)于AI芯片架構(gòu)體系綜述：芯片類型CPU\GPU\FPGA\ASIC以及指令集CSIS\RISC介紹的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
