當前，雙核處理器幾成手機流行配置，四核也已閃亮登場，嵌入式芯片正邁入“多核時代”。昨天從復旦大學傳出信息，該校專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室團隊成功研發(fā)24核“復芯”處理器，在功耗基本不變的基礎(chǔ)上，成倍提升運算速度。近日這一成果被具有“微電子領(lǐng)域奧林匹克”之稱的ISSCC(國際固態(tài)電路會議)正式錄用，將于明年在該平臺上向全球發(fā)布。

據(jù)了解，這一24核處理器技術(shù)，將主要應(yīng)用于通信、多媒體等領(lǐng)域。參與研發(fā)的曾曉洋教授打比方，如果現(xiàn)在主流配置的手機打開一個比較大的視頻文件需要5秒，那么嵌入了24核芯片的手機上陣，只需要一眨眼的工夫。

研發(fā)團隊成員虞志益博士介紹，過去的處理器通常是單核的，如同一個郵局，每天接收成千上萬來自四面八方的包裹，但只有一名快遞員工，縱使這名員工技術(shù)再嫻熟，效率也是有限的。目前業(yè)界公認，單核頻率已幾乎增長到了極值，難再有所突破。于是，多核，也就是“多雇幾個快遞員”，成了處理器研發(fā)領(lǐng)域的新方向，但是“快遞員”一多，他們之間的分工成了新的問題，隨著處理器核數(shù)的增加，如何實現(xiàn)它們之間的交流、讓它們公平有序地完成任務(wù)，成為多核處理器研發(fā)中必須解決的問題。

一般而言，處理“如何分工”的核間通信技術(shù)，主要有共享存儲和消息傳遞兩種方案。前者核與核之間不發(fā)生直接聯(lián)系，所有信息傳遞通過總臺中轉(zhuǎn)；后者則可實現(xiàn)核間點對點交流。兩者各有優(yōu)劣。自2009年起，復旦團隊開始進行第一版16核處理器的研究，在這個精心設(shè)計的“生產(chǎn)車間”里，16名“員工”被分成兩組，也被稱為兩個“簇”。每組8個“員工”，被命名為“PCore”，它們分別占據(jù)2個九宮格的外圍。九宮格的中心是一個名叫“MCore”的共享存儲器，它的功能相當于“員工”之間的“寄存總臺”。“員工”與“總臺”之間都有雙向的“傳送帶”相連接。

在第一版16核處理器創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)上，2012年研發(fā)“復芯”24核處理器啟動，在處理核間通信問題上，研發(fā)團隊創(chuàng)新地提出將兩種核間通信方案有機融合，換句話說，提出全新信息流通架構(gòu)，讓芯片運行時自動選擇更高效率的核間通信方式。例如，其中首次采用雙層“片上網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)。虞志益解釋:“芯片上面有很多核，它們之間的通訊可以類比于互聯(lián)網(wǎng)上許多計算機之間的通訊，這就好像把計算機之間的信息互聯(lián)網(wǎng)通訊放到了芯片上。”通過這種將類似“互聯(lián)網(wǎng)”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“建設(shè)”在芯片上，可以迅速組成芯片內(nèi)多個“核”之間的高速信息交互通路，極大地提高核間通信的效率，從而提高這個多核處理器的工作效率。目前24核“復芯”的這一技術(shù)參數(shù)較國際同樣級別芯片高出30％。

當解決了核間通信問題，處理器上的核是否多多益善？24核、64核甚至100核是否會很快出現(xiàn)在普通消費者的手機中？答案是否定的。如“復芯”24核芯片等兩位數(shù)多核芯片，目前在全世界范圍內(nèi)還基本只是實驗室和科研中的概念與樣品，要進入產(chǎn)業(yè)化階段，瓶頸主要有二:一是功耗，多核意味著對電能消耗更大，發(fā)熱更多，提高能源效率、解決冷卻問題是關(guān)鍵；二是與處理器配套的軟件問題，只有更好地分配任務(wù)，才能最大限度發(fā)揮多核帶來的硬件優(yōu)勢。

目前，研發(fā)團隊期待能與業(yè)界有更廣泛和深層次合作，讓我國自主知識產(chǎn)權(quán)的多核處理器早日與產(chǎn)品攜手發(fā)展，參與全球競爭。曾曉洋說，“處理器領(lǐng)域需要自主創(chuàng)新的核心技術(shù)，我們研究的東西，如果僅僅停留在紙上，即便獲得再多認可，那也是失敗的。”

　 實習編輯：范文軒