大芯片面临的共同挑战(下)

原创 Chaobowx 软硬件融合

3 大芯片面临的共同挑战

3.1 挑战一:复杂大系统,对灵活性的要求高于对性能的要求

有一个非常经典的问题:终端非常流行SOC,但为什么数据中心服务器却依然是CPU打天下?

越是复杂的场景,对系统灵活性的要求越高。CPU作为云计算场景的主力计算平台有其合理性,主要体现在四个方面:

硬件的灵活性。软件应用迭代很快,支持软件运行的硬件处理引擎要能够很好地支持这些迭代。CPU因为其灵活的基础指令编程的特点,是最适合云计算的处理引擎。

硬件的通用性。云计算厂家购买硬件服务器,很难预测这些硬件服务器会运行哪类工作任务,最好的办法是采用完全通用的服务器。CPU由于其绝对的通用性,成为云计算场景最优的选择。

硬件的利用率。云计算的基础技术是虚拟化,通过虚拟化把资源切分,实现资源共享,以此提高资源利用并降低成本。只有CPU能够实现非常友好的硬件级别的虚拟化支持,从而实现更高的资源利用率。而其他硬件加速平台,(相对的)资源利用率很难做到很高,这就约束了其性能优势。

硬件的一致性。在云计算数据中心,软件和硬件是需要相互脱离的。同一个软件实体会在不同的硬件实体迁移,同样的同一个硬件实体也需要运行不同的软件实体。这对硬件平台的一致性提出了很高的要求。

在性能满足要求的情况下,CPU当仁不让的就成了数据中心计算平台的最佳选择。

可惜的是,目前,CPU的性能无法满足要求了。在CPU性能不满足要求的情况下,就需要创新的硬件来进行性能加速。如何在整个系统保持跟传统CPU接近的通用性、灵活性、可编程性、易用性的约束条件下,实现性能显著提升,成为了重要的挑战。

3.2 挑战二:如何数量级的提升综合性能?

我们之前都讲过,性能和单位指令的复杂度是正相关的。指令越简单,性能相对越低;指令越复杂,性能相对越好。但指令简单,我们就可以随心所欲组合各种各样的场景的应用程序;而指令越复杂,引擎所能覆盖的领域和场景就会越来越小。

如上图所示:

CPU性能最差,但几乎可以覆盖所有的计算场景,是最通用的处理器;

DSA覆盖某个特定领域,性能可以做到很好。但覆盖的领域如果算法更新迭代快或者领域的范围较小不足以支撑大算力芯片的大范围落地的话,这样的DSA芯片在商业上就很难成立。

GPU介于两者之间。

CPU软件,是通过基础的指令组合出来所需要的业务逻辑;而为了提升性能,硬件加速本质上是将业务逻辑固化成硬件电路。而将业务逻辑固化成电路,虽然提升了性能,但会约束芯片本身的场景覆盖。目前,很多算力芯片的设计陷入了一个怪圈:越优化性能,场景覆盖越狭窄;场景覆盖越狭窄,芯片出货量越低;芯片出货量低,无法覆盖芯片的一次性研发成本,商业逻辑不成立,后续的持续研发难以为继。

以AI为典型场景,目前AI芯片落地难的本质:很多AI芯片特别强调深度理解算法,然后把算法融入到芯片中。但受限于AI类算法多种多样,并且算法都在快速的迭代。这导致AI芯片一直无法大规模落地,芯片数以亿计的研发成本难以摊薄。因此,从目前来看,AI芯片在商业逻辑上无法成立。

AI芯片已经榨干了目前芯片所能达到的性能极限;未来,L4/L5级别的自动驾驶芯片需要算力十倍百倍的提升;而要想达到元宇宙所需的良好体验,则需要算力千倍万倍的提升。如何在确保芯片的场景覆盖如CPU一样通用全面,并且还能够十倍百倍甚至千倍万倍的快速性能提升,是大算力芯片需要直面的挑战。

3.3 挑战三:业务的横向和纵向差异性

业务的横向差异指的是不同客户之间相近业务的细节差异性;而纵向差异指的是单个用户业务的长期迭代的差异性。

不同用户的业务存在差异,即使同一大公司内部,不同的团队对相同场景的业务需求也是不完全一致的。并且,即使同一客户,受限于软件的快速更新迭代,其业务逻辑更新也会很快,显著的快于硬件芯片的更新迭代(软件迭代通常在3-6个月,而芯片迭代则是2-3年,还要考虑芯片4-5年的生命周期)。

针对横向和纵向的差异性,目前行业有几种显著的做法:

一些芯片大厂,针对自身对场景的理解,提供自认为最优的业务逻辑加速方案给到用户。但站在用户的视角,这样会丧失自身的差异性和创造性。用户需要修改自身的业务逻辑,这个风险也非常的高;并且,会对芯片公司形成强依赖关系。

一些大客户。针对自身差异化场景,自研芯片。可以满足自身差异化的竞争能力,但大用户内部也是由许多不同的小团队组成,不同团队业务场景仍然存在差异性;并且,单个业务纵向的长期迭代差异依然是需要考虑的。定制芯片在商业上是可行的,但需要考虑技术层面的通用芯片设计。

第三方通用的解决方案。“授人以鱼,不如授人以渔”,通过通用的设计,确保在每个领域,都能够实现一定程度上的软硬件解耦。芯片公司提供“通用”的硬件平台,让用户通过编程的方式实现业务差异化,“让用户掌控一切”。

3.4 挑战四:芯片的一次性成本过高

在先进工艺的设计成本方面,知名半导体研究机构Semiengingeering统计了不同工艺下芯片所需费用(费用包括了):16nm节点则需要1亿美元;7nm节点需要2.97亿美元;到了5nm节点,费用高达5.42亿美元;3nm节点的研发费用,预计将接近10亿美元。

就意味着,大芯片需要足够通用,足够大范围落地,才能在商业逻辑上成立。做一个基本的估算:在数据中心场景,则需要50万以上的销售量,才能有效摊薄研发成本。在数据中心领域,这个门槛非常高。

3.5 挑战五:宏观算力要求芯片能够支撑大规模部署

性能和灵活性是一对矛盾,很多性能优化的芯片设计方案,显著的提升性能的同时,也显著的降低了芯片的通用性、灵活性和易用性,同时降低了芯片的场景和用户覆盖。从而导致芯片落地规模很小。

芯片落地规模小,单芯片再高的性能,都相当于无源之水,没有了意义。

因此,一个综合性的芯片平台,需要考虑芯片性能提升的同时,也要考虑如何提高芯片的宏观规模落地:需要考虑芯片的场景覆盖;需要考虑芯片的用户覆盖;需要考虑芯片的功能横向和纵向的差异性覆盖。

只有兼顾了性能和更多用户和场景覆盖,才能实现大芯片的规模化部署,才能显著的提升宏观算力。

3.6 挑战六:计算平台的融合

算力需要池化,并且,算力不仅仅是数据中心基于x86 CPU的算力池化,算力池化,需要:

算力需要跨不同的CPU架构,比如能够把x86、ARM、RISCv等主流架构的算力整合到一个算力池;

算力需要跨不同类型的处理引擎。比如把CPU、GPU、FPGA、DSA的算力整合到一个算力池;

算力还需要跨不同厂家的硬件平台,算力需要把不同Vendor提供的算力资源都能够整合到一个算力池;

算力需要跨不同位置,算力可以部署云、边、端甚至网络,可以把这些算力整合到一个算力池。

云网边端融合,就是把所有的算力资源整合到一起,真正实现跨云网边端自适应的软件运行。挑战在于,如何构建统一的开放的硬件平台和系统堆栈。

3.7 挑战七:生态建设的门槛

大芯片一定需要平台化,一定需要开发框架并形成开发生态。而框架和生态门槛高,且需要长期积累,对小公司来说是一件非常难的事情。

RISC-v CPU已经如火如荼,很多公司,特别是一些初创小公司,大家都非常认可RISC-v的开源开放的理念和价值,众人拾柴火焰高,大家共同推动RISC-v开放生态的蓬勃发展。

未来,计算进一步走向异构和超异构计算,架构和平台越来越多,此时,开源开放已经不是可选项,而是成为必选项。因为,如果不是开源开放,那就会导致算力资源完全的碎片化,何谈算力池化,何谈云网边端融合。

开源开放,是大芯片平台和生态建设的必然选择。

3.8 挑战八:(用户视角)宏观跨平台的挑战,没有平台依赖

站在芯片厂家视角,给客户提供芯片以及配套的驱动软件,然后有SDK等开发工具包,用户基于此开发自己的应用程序,这样就万事大吉。但站在用户的视角,问题可不是这样。用户的软件应用和硬件平台是完全脱离的。

我们以VM计算机虚拟化为例。用户的VM需要在不同的硬件平台上能够实时热迁移,这样就对硬件平台的一致性就有了要求。通常,硬件一致性是通过虚拟化来完成的,虚拟化给上层的VM抽象出标准的硬件平台,使得VM可以跨不同架构的硬件服务器运行。随着CPU性能的瓶颈,虚拟化相关堆栈逐渐下沉到了硬件加速,这样,就需要把硬件接口直接暴露给业务VM,那么就需要硬件架构/接口原生支持一致性。

硬件架构/接口原生支持一致性,换个表述,就是不同厂家的芯片平台提供的是相同的架构和接口,使得软件可以方便的跨不同厂家的硬件平台迁移。如果某个厂家提供的是私有架构/接口的硬件平台,那么用户就会对平台形成强依赖关系,并且如果选择的个性化平台越多,使得用户自己的数据中心变成割裂的各自不同的资源池碎片,这样云的整个运营管理变得非常的复杂和困难。

(正文完)

五种修行心态错不得

佛教是个重实践,重自力的宗教。所谓“个人吃饭个人饱,个人生死个人了”;在佛教的修持中,唯有通过自己的努力才能达到解脱,如果佛陀能够让众生成佛,那早在2500多年前释迦牟尼佛就把众生给度完了,我们何必还沦落至此。佛教的终极目标终得个人去实修实证,而非只是终日求佛菩萨保佑加持,而自己又不努力。精进努力的修行固然重要,但其因地的修持心态更为重要,不然事倍功半。志公和尚云:“勇猛精进成懈怠”,告诉了我们若修行走错了路,哪管多精进也是枉用功夫,与懈怠无别,于事无益。所谓“因地不真,果遭迂曲”。所以初发心时,我们务必把一些基本又重要的修行理念建立起来才是。

生死心:许多人把佛法当成了知识,或忙于参与许多佛事活动,把生死给忘了。

回顾佛陀当年初发心乃追求解脱,了生脱死;看看当今的凡夫都把生死问题看的太轻了,以为棺材里躺的的是老人,殊不知棺材里睡的是死人啊!至临终时才慌,这可怕是晚了些吧。许多佛教弟子修学佛法时,没把生死心培养起来,而不知不觉的把佛法当成了知识,只是一味的的分析、归纳、做简表,要不然便参与许多佛教活动,把生死忘了。生死心是修行的原动力,若因听了几场弘法会或参与几场法会后,感到法喜充满才来修行,那恐怕只是五分钟的热度,因为如此的动力是外来的,故不长久。切莫如一般众生,一味接受生死,任它生灭,不试着超脱,虽然口说“生死坦然”但更相似于对生死的无可奈何。佛陀在他临终时说:一切正念禅定中,念死最为尊贵。能有真切的生死心是十分难的,所谓“修行无秘诀,贵在生死切”。大家但摸摸自心,一天有花上五分钟的时间去思考过生死的问题吗?

大信心:当今佛子们最可悲的就是学佛不敢相信自己可以成佛

其二,修行者的大信心是必要的,经云:“信为道源功德母,长养一切诸善根”,僧璨大师说:“信心不二,不二信心”。学佛者应对于成佛做祖有绝对的信心。当今佛子们最可悲的就是学佛不敢相信自己可以成佛,要不然便把成佛推向三大阿僧祗劫的未来,如此未战先败,如何能打败那阎王老头呢?三大阿僧祗劫相等无央数或无限大,如此而言众生就算有机会成佛也似乎是空谈。其实谈论成佛的时间对咱们都无多大的意义.因为我们根本不知道自己已修了多久,但能够肯定得是,我们肯定不是今世才开始修,不然大家不会对佛法感兴趣。重要的是我们肯不肯好好下手修,努力以今生有限的生命与生命拼一场,所以切莫一直以为自己每一世都从零开始,若每世来到这人世 都如此认为,那待何时成就呢?如此佛教可就没有希望了。

三祖僧璨大师《信心铭》开宗明义“至道无难,唯嫌拣择”,绝大多数的修行者都犯上拣择分别的毛病,今日说末法,明日说业障重,再来便是根器差,如此不计其数的介面,看看只是为自己不肯实修实证的心态安个美名吧!再多个十年、二十年,我们终就原地踏步。中峰国师说“便就今朝成佛去,乐邦化主已嫌迟”可是许多凡夫也只满足于化主乐邦的方便,错认方便权巧为究竟,因此而不求提升,更不精进的力求今朝之成就,这可谓“辜负己灵”也。

无上心:一位修行者上求无上之佛果,才是修行者应具的气宇,乐于小法,满足于方便,修行不会进步。

修行另一个重要的心态是要发无上心,正觉之心或菩提心。当年六祖大师参访弘忍大师时言“唯求作佛,不求余物”,这种单纯又直接的求法方式对于现今的佛教而言怕是既陌生又另类,甚至令人不解的是竟然会有人认为这样的方式是狂妄的。看看现在的佛教弟子,学佛多半不敢以“唯求余物、不求作佛”为发心的榜样,这可是刚好与六祖大师的做法颠倒。怪不得我们修行不会进步。对于一位修行者而言,上求无上之佛果,是必然的,而这才是修行者应具的气宇,只是我们已经乐于小法,满足于方便。

大乘言“上求佛道,下化众生”,但是现今的佛子只是终日忙忙 ,说是“下化众生”,不说那是否真正的“下化众生”,但又有谁真正的把“上求佛道”的心培养起来而于中更进一步呢?怕是泥菩萨过江吧!古尊宿云:“学道须是铁汉,着手心头便判,直趣无上菩提,一切是非莫管”。学佛须知果位之次第皆是权巧之方便,是修行位上幻化的城堡,而非真正的宝所,故《法华经》云“十方国土中,唯有一佛乘,无二亦无三,除佛方便说”。所以咱们不应对无上的佛果感到胆怯,反而应时时培养这样的气量才是。

思维心:祖师的语录、法师的开示,终是他人的见地,自己有没有实实在在的体认一番,就只能拾人牙慧,数他人财宝。

思维之心是正见的基础。在修持佛法时我们不时会接触许多观点,而我们时常犯的一个毛病就是一味的接受,不多思维,不多问。当多数人都认为某个观念是正确的时候,我们便人云亦云,自己亦不用心省思一番,如此便是迷信而非正信的典范。佛陀与祖师们的微言大意决非表面,而是须要大家去细细参究、深深的思维,而从中把正确的知见建立起来。一味的接受也只是拾人牙慧,数他人财宝。纵然经典、祖师的语录、法师的开示是多么的实在,说得天花乱坠,这终是他人的见地,自己有没有实实在在的体认一番那才重要。终日论长论短,在他人的言语中讨个分明而不自证是没多大益处的。洞山良介大师曰:“学者恒沙无一悟,过在寻他舌头路;欲得忘形泯踪迹,努力殷勤虚空步”。多思考、多探索、多自省才是成就的基石。想想当年的悉达多太子,不是一心的探索与思维这宇宙的真理吗?

勇猛心:真正的佛弟子,绝不可以把修行当消遣,有空才努力一点,没空改天再说。无常到时,不管有空没空,忙也去,不忙也得去。

论云:“至心学道,发大勇猛,决趋菩提”,《永嘉集》又云:“勤求至道,不顾形命”,修行须要有一股发自内心的勇猛心,一种坚持到底,永不放弃,纵使丧生失命都无怨无悔的心,。抱着怕东怕西,担心这儿、担心那儿的心态来修行,也可以说是因地不真。做为一位真正的佛弟子,绝不可以把修行当消遣,有空才努力一点,没空改天再说,这样的心态是要不得的,死期到时,无常杀鬼可不会跟我们论有空没空,忙也去,没空也得去啊!所以如果一位学佛者能够深深的感受到生死的苦,三界犹如火灾,世俗无常苦空,那他一定会有一颗勇猛的心。就像释迦当年的“不成等正觉不起此座”的大勇猛心。而我们也应该有一股这样的气量。祖师云:“视而不见,听而不闻,食而不知其味”,又云:“除了吃饭是杂用心,其他时间都不杂用心”,这都显示祖师在修行上的行持,后人应该视之为修行成道的楷模才是。

总结

愿与大家共勉的是,若大家在这难得之人生之即不好好把握修行,而只是奔波于“佛教事业”,说是不忍圣教衰,但没有把真正的正法眼建立起来,至终圣教亦不免变质。而正法之眼藏尚待大家亲证一番始得啊!学佛的目标明确,佛教哪会有这么多是非,咱们若真的感知生死之事大,无常之迅速,哪终有闲工夫去论他人长短,好事物是非。所以“生死心切,处处道场;心为道源,无事不办;无上觉心,直趣菩提;思维参究,是非莫管”。大家若都能与生死心为源动,大信心为助缘,无上心为目标,思维心为方法,那我们才不至于辜负佛陀与大德先圣将这条解脱的道路传递至今,而能继续流传下去。

本作品花丝福系列吊坠,为弘扬中华传统文化精髓、净化现代人心灵而创作的一款不同于传统造型的花丝作品。创作中作者成功融合了学院派雕刻艺术理念与民间传统工艺美术风格创作者以严谨的造型、优雅的线条,将生肖吉祥寓意与传统古法花丝工艺完美融合,让古法工艺和传统生肖题材更加符合现代人的审美趣味。
本作品为申请人的原创作品,先将造型构思付于速写画稿,再几经调整后 ,形成定稿,按比例精制,贵金属铸造成型,运用传统古法錾刻、古法花丝镶嵌等技艺,以严谨的造型、优雅的线条和高超的工艺再创经典 。



陈伟

2022年7月8日


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