用工具软件超越摩尔定律

几十年来，计算能力的提升一直遵循着被称为摩尔定律的指数路径。随着晶体管的缩小，更多的二进制开关组件安装在计算机芯片上，从而提高了其计算能力。然而，晶体管芯片的物理限制减缓了这种指数增长，并最终将结束摩尔定律。很快我们将不再能够制造更小的晶体管，迫使芯片制造商和软件开发商想出新的方法来提高速度和效率。

为了提高计算能力，太平洋西北国家实验室 (PNNL) 的研究人员开发了一种名为 OpenCGRA 的工具，用于加速新的粗粒度可重构阵列 (CGRA) 芯片架构的设计，以实现更高的处理性能和效率，而无需更小的晶体管。

CGRA 可以加速资源密集型应用程序，例如多媒体或机器学习。这些应用程序的算法正在迅速发展，因此计算机架构也必须随之改变。OpenCGRA 旨在帮助研究人员和行业加速这种变化。

从 CPU 到 CGRA

CGRA 是硬件加速器，它展示了与当前通用处理器相媲美的设计灵活性，同时显示出与专用集成电路 (ASIC) 相似的高能效。如果设计正确，CGRA 的硬件-软件协同设计元素有可能以最少的能量输入最大化计算性能。

“OpenCGRA 帮助领域科学研究人员与计算机科学家合作，开发从顶级模型到硬件设计的潜在 CGRA，” PNNL 计算机科学家 Cheng Tan 说，他是该研究的主要作者，发表在2020 年 IEEE 第 38 届计算机设计国际会议上。

虽然其他建模方法专门分析 CGRA 设计的特定方面，但 OpenCGRA 中的建模功能范围为用户提供了创建完全优化的 CGRA 以满足其个人需求的机会。

使计算能力与国家利益保持一致

随着全球技术变革速度的不断加快，CGRA 的灵活性和效率创造了该架构成为芯片设计前沿的潜力。OpenCGRA 在设计过程中重新配置的自动化解决方案有一天可以加速 CGRA 的开发。

图：OpenCGRA 软硬件协同设计可以潜在地增强高性能计算硬件的计算能力

该研究的合著者、计算机科学家凯文·巴克 (Kevin Barker)表示：“OpenCGRA 代表了向更广泛的计算机科学家开放硬件设计工具的突破，将专门设计的计算架构的力量交到了用户手中。”

PNNL 计算机科学家 Chenhao Xie、Ang Li 和 Antonino Tumeo 也为软件开发做出了贡献。这项研究得到了实验室指导研发基金的支持，作为数据模型融合计划的一部分。

OpenCGRA作为开源软件在 GitHub 上免费提供。

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转自：摩尔芯闻

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