芯片以外，英特爾在軟件上壓下重注

英特爾在半導體工藝改進、在世界各地建造新的晶圓廠和制造工廠、新的封裝技術甚至軟件方面投入了大量的賭注。其中一個賭注，或者可能是一組賭注，是 oneAPI 和數據并行 C++ (DPC++)，這是一種開放的跨架構編程模型，可讓開發人員自由地使用跨多個架構的單一代碼庫和并行編程變體基于 Khronos SYCL 的 C/C++。這些賭注旨在使軟件開發人員更容易為基于異構計算架構的系統創建相對可移植的代碼。

James Reinders 在離開四年后最近回到了英特爾。他之前在英特爾工作了 27 年，擁有豐富的并行處理經驗。他是《Data Parallel C++: Mastering DPC++ for Programming of Heterogeneous Systems using C++ and SYCL》一書的作者。

本文作者Steven Leibson最近花了一個小時采訪 Reinders，他涵蓋了廣泛的話題。以下是他對與并行處理和異構計算相關的一組選定主題的觀點的編輯。

“oneAPI 和 SYCL 都是基礎工具，它們共享基于開放規范和開放項目的加速計算愿景。oneAPI 和 SYCL 都必須滿足多個供應商和多個架構的需求。不僅僅是一個供應商的需求。不僅僅是 GPU、CPU 或 FPGA。這些工具需要最大程度地開放，我們才能弄清楚如何使它們開放，因為這些語言和編程環境為您所做的其他一切事情提供了高性能基礎。”

“Python 主要是用 C 編寫的。關鍵庫也是用 C 編寫的，所以在開發 oneAPI 時并不是說你忽略了 Python。如果你打好基礎，其他好事就會發生。OneAPI 說：“嘿，C 或 C++ 語言不是全世界。你需要庫，你需要工具。你需要其他語言。” 因此，oneAPI 是一個籠統的名稱，不僅適用于語言，而且適用于開發異構計算軟件所需的所有其他東西。”

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

“David Hennessy和John Patterson是我們行業的傳奇人物。在過去四年中，無論何時他們公開發表演講，他們都會討論計算機體系結構的新黃金時代。我通常指向最多的版本是他們在 2019 年初發表在 Communications of the ACM 中的文章，在那里他們很好地討論了計算機體系結構隨著時間的推移的進展，并最終給出了答案。他們說我們正在進入一個新的計算機架構黃金時代，在這個時代，專門的領域特定架構 (DSA) 越來越多地用于加速工作負載并獲得更好的每瓦性能，這是一些問題的驅動關注點。OneAPI 旨在在統一的編程環境中處理這些 DSA。”

“如果您只看英特爾的產品組合，就會發現我們擁有各種加速功能。我們將專用硬件加速器與我們的處理器放在同一個芯片上。我們有 GPU。我們有 FPGA。我們有 Gaudi，它針對深度學習進行了優化。我們有區塊鏈 ASIC，我們有研究項目，包括神經形態計算和圖形方面的工作，而這只是英特爾。你更廣泛地進入這個行業，你會看到更多的多樣性。

“真正讓我明白這一切的是即將使用 UCIe，即 Universal Chiplet Interconnect Express。你知道，在過去，我們插入 PCIe 卡以將不同的功能放入計算機中，包括聲卡和一些早期的圖形加速器。這個想法是，如果你想要一個加速器或執行特殊功能的東西，甚至是聲卡，你可以把它放在主板插槽中。

“現在的問題是，當你構建芯片時，你會做什么？沒有插槽。我們的設計越來越多地是由chiplet或tiles制成的多芯片設備。[英特爾的頂級 GPU] Ponte Vecchio 由數量驚人的chiplet組成，有 47 個tiles。當它們來自不同的供應商時，你如何讓所有這些tiles相互交談？

“你可以標準化他們相互交談的方式。有一點是臨時完成的。你知道，英特爾不久前有一個 SKU，我們將處理器與 AMD GPU 配對。顯然，有人就這些設備如何相互通信達成了一致。這是創建標準的自然原因。

“假設英特爾有一個使用此標準的 Xeon CPU。其他一些公司，也許是一家初創公司，可以開發一個chiplet，做一些非常具體的事情。如果該chiplet也采用該標準，那家初創公司突然可以要求英特爾將他們的chiplet粘貼到同一個封裝中的至強 CPU 上。然后，您可以將該增強型 Xeon CPU 放入您可以從戴爾或其他供應商處獲得的標準主板中。這就是 UCIe 的用途。

“這種能力有直接的好處。您不必設計新系統或主板。您只需在現有系統中部署增強型 CPU。

“然后問題是，將軟件安裝到這樣的系統中有多難？如果軟件工具已經為這種多供應商多架構做好了準備，并且如果這些工具包括編譯器、庫和性能分析工具，那么為這種增強架構開發軟件就會容易得多。軟件的進入門檻降低了。由于轉向chiplet和采用標準chipelt互連，硬件的進入門檻降低了，然后您可以更快地進入市場。”

“Codeplay 公司上市了，英特爾決定收購它們。我很激動。我和 Codeplay 的人一起工作過，并且很喜歡和他們一起工作。他們已經在 Nvidia 和 AMD GPU 上工作了一段時間，但作為一家商業公司，他們一直在尋找可以承保他們工作的人。客戶會想要嗎？一些實驗室有時會給他們種子資金，但不足以使他們的工作完全產品化。我有點猶豫要不要說“空白支票”，但他們現在基本上有一張來自英特爾的空白支票來生產他們的工作，他們不需要擔心其他人會為此付費。您應該會在今年晚些時候看到此次收購的結果。

“您將看到他們的工具與英特爾發布的 SYCL 集成，因此 SYCL/DPC++ 最終能夠針對英特爾、Nvidia 和 AMD 的所有 GPU。知情人士可以在去年使用開源工具構建此類軟件。但是讓我們面對現實吧，我們大多數人都想盡可能地懶惰。我真的很喜歡通過單擊下載二進制文件、安裝它并讓它正常工作，而不是從開源文件構建它并閱讀大量說明將文件轉換為可用工具。

“我們還將 oneAPI 社區的管理權移交給 Codeplay，他們會將其轉變為行業驅動的東西。我們說它是行業驅動的，但英特爾必須緊緊握住筆才能讓行業驅動它。現在 Codeplay 將運行該節目以幫助過渡到完全的行業控制。

“你知道，Codeplay 雇傭了近 100 名工程師。ArrayFire 有四個。所以，這兩家公司的收購在這方面是不同的。但是 ArrayFire 的人非常有才華，他們顯然與公司和技術有著深厚的歷史。他們是真正的先驅。

“當我與 ArrayFire 的首席執行官兼聯合創始人 John [Melonakos] 會面時，我請他寫一些關于此次收購的事情，他寫的內容真的很謙虛。我說：“天哪！你們是開拓者。我們需要比這更多的東西！” 約翰同意了，所以我添加了一些關于 ArrayFire 開創性工作的內容，因為我非常喜歡他們所做的事情。我們非常高興能有他們加入。

“你知道，ArrayFire 的人開發了很多東西，最終成為 MATLAB 中的并行工具包和相關工具。他們將其出售或許可這些工具，然后創建了一個非常易于使用的便攜式 GPU 內在函數庫。這些內在函數只在任何人的 GPU 上運行。因此，他們正在解決為 GPU 編寫代碼的問題，而無需在 [Nvidia 的] CUDA 中編寫代碼，這樣軟件開發人員就可以利用任何人的 GPU。Facebook 的一些研究人員使用 ArrayFire 的內在函數來開發機器學習代碼并獲得了驚人的加速。他們的代碼比 CUDA 實現更好，這對 ArrayFire 的人來說是一個真實的證明。他們真正了解如何優化 GPU 性能。任何 GPU。”

“我看到 oneAPI 將在未來幾年內取得一些重大進展。首先，我們必須證明 oneAPI 適用于英特爾。我們已經完成了一項出色的工作，展示了一個 API 在我們的 CPU 和 FPGA 上的出色表現。每個人都在等待 [支持] [Intel] GPU Ponte Vecchio 及其繼任者。這將會發生。誕生一個新的架構總是很痛苦的，不管我們怎么說它不會。我已經經歷了好幾次了，所以我認為這將非常令人興奮。我對 Ponte Vecchio 的所作所為感到非常興奮。

“但證明 oneAPI 真正滿足英特爾的需求和英特爾客戶的全面需求是第一個重大挑戰。下一個挑戰是證明 oneAPI 也適用于其他架構。所以，我提到的關于 Codeplay 的事情，關于 Nvidia 和 AMD 的支持……在接下來的幾年里，你會看到一些有趣的結果。今年我們將發布更多結果，但在接下來的幾年中，我認為它將成為一個共識，即 oneAPI 對于針對來自多個供應商的多個架構的軟件開發人員來說是可行的。目前，有大量證據表明這一點，早期采用者在過去幾年發表了大量整潔的論文，顯示出積極的結果，但這還不是常識。估計兩年后 它會成為常識。這是我的期望。

“所以這是高水平。oneAPI 到底是什么？您將在英特爾創新活動中看到它。將 oneAPI 開發和支持轉移到 Codeplay 是標準發展的下一步。我認為英特爾在推出 oneAPI 方面做得很好，但現在它需要額外的幫助，所以英特爾需要放手一點。我正在幫助英特爾做到這一點，并鼓勵業界告訴我們什么是最重要的，以引導 oneAPI 從這里向前發展。”