于今年5月26日擔任Imagination 公司CEO Andrew Heath近日在北京首度接受中國媒體采訪，在采訪中， 講求務實的他沒有大篇幅的勾勒Imagination未來藍圖，而是在介紹了Imagination的現狀和未來發展策略后，詳細講解了Imagination最新推出的最新異構 MIPS CPU Warrior I-class I6500，這款多線程、多核、多集群設計的處理器可為多核異構設計提供全新等級系統效率與可擴展的運算能力。目標應用包括汽車輔助駕駛 ( ADAS )系統和無人駕駛汽車、網絡、無人機、工業自動化、安全、視頻分析、機器學習以及其他日益依賴于異構運算的各種應用。這款處理器到底有多強大呢？

一、什么是異構處理器？

在詳解I6500之前，讓我們首先了解下異構處理器，目前在國內外，異構處理器概念非常火爆，業界達成的共識是讓各個處理器做自己最擅長的事情是最高能效的，異構處理器主要是指使用不同類型指令集和體系架構的計算單元（CPU、GPU、DSP、ASIC、FPGA......）組成的系統。

異構處理器主要優點是一可以讓各個計算單元執行自己最擅長的任務。二可以避免顯式拷貝，最新的異構計算理論上要求實現CPU、GPU、DSP等計算單元實現內存統一尋址，使CPU、GPU等計算單元可以共享內存，不必將數據復制一份到對方的內存區域中。這樣程序員們不用介入不同計算單元的內存管理，能有效降低編程的繁瑣程度。

不同內核直接cache級互通，這是異構處理器最大的技術難點也是區別于普通多核SoC的一個關鍵點，“在談到同步異構時，我們講的并不是在不同層級上的SOC技術。SOC可以包含不同類型CPU、GPU和DSP等，而異構處理器要考慮如何提供持續性內存。另外，我們的異構處理器還可以擴展，實現集群或者是跨集群。” Andrew Heath強調。“我們實現的是內外異構--根據系統需求同步進行優化配置:為單一集群內的多線程64比特CPU內核或者配置為片上CPU集群和GPU或加速器集群。”

二、異構是未來

“異構是未來，因為很多處理器方案需要優化功耗、性能和面積，需要集成來自多個供應商的IP。需要移植硬件和驅動程序軟件，還需要共同的應用程序開發環境和虛擬內存共享環境。這些可以通過異構處理器來實現。” Heath表示，“現今的異構 SoC 設計需將高性能的 CPU 集群與 GPU 或加速器集群結合起來，共同處理相同的數據集。因此I6500 是具有高度可擴展性的解決方案。”

它能夠在集群中連續一致地部署優化的 CPU 核配置 (“內部異構”，‘Heterogeneous Inside’)，也能根據系統需求，在芯片上部署各種配置的 CPU 集群和 GPU 或加速器集群 (“外部異構”，‘Heterogeneous Outside’) 。這就是I6500號稱的內外異構。

“MIPS內核還有一個特點就是可以實現多線程，這個技術和我們現在常見到的X86處理器里用的單核雙線程，或者是雙核四線程非常類似。而我們的多線程是唯一一個可以授權的技術，通過這個技術可以顯著提升性能。多線程跟多核不一樣，當核數增加的時候性能不會線性增加，而多線程可以線性增加性能，比如雙線程到四線程可以提升100%性能，而雙核到四核只能提升不到50%的性能。” Imagination中國區總經理劉國軍補充說。

Andrew Heath表示一個單線程的6500內核可以根據配置來實現是單線程還是四線程，這些核還可以組成集群，每一個集群可以是6個核。每一個核又可以配置為單線程或者是雙線程或者是四線程。而且每一個核的配置不會影響其他內核。

“我們在設計的時候，確保每一個核能夠實現單獨能耗和單獨頻率，這樣的話，我們就可以創造一個系統，它跟市場上其他的同類產品有很大不同。”他強調。

“我們看到這個例子中就包括不同層級的處理器，有MIPS處理器、Power VR GPU到到下面的DSP，我們的目的就是能夠為系統設計師提供最大的靈活性。GPU能夠支持實現3D圖像的處理還有數學運算。MIPS像其他運算處理器一樣，能實現托管操作系統，還有其他的運算等。”Imagination 公司 MIPS 處理器 IP 執行副總裁 Jim Nicholas 表示 ： “I6500 已為可擴展的異構多核設計樹立了新的標準，而在ADAS領域的領先者Mobileye 已經采用了這個異構處理器。”

據介紹，I6500 CPU 將在 Mobileye 的下一代 EyeQ?5 SoC 的異構一致性處理集群扮演重要角色，此款 SoC 將用于在 2020 年問世的完全無人駕駛 ( FAD ) 汽車中作為中央處理器，負責傳感器融合 ( sensor fusion ) 的運算操作。EyeQ5? 共內建 8 個多線程 MIPS CPU 核，并與 18 個 Mobileye 的視覺處理器 ( VP ) 核耦合在一起。通過結合 Mobileye 的各種單/多攝像頭駕駛輔助/自駕車系統算法，并運用其特定的視覺加速器以及 Imagination 的 MIPS CPU 提供的超高效率實時處理與控制，這些視覺處理器將能以極低的功耗實現優異的運算能力。

Mobileye 公司工程資深副總裁 Elchanan Rushinek 表示憑借EyeQ5?期望能實現 8 倍的性能增強。I6500 CPU的硬件虛擬化功能為多操作系統的開放軟件平臺奠定了堅實的基礎。

三、I6500 CPU主要特性

“I6500 CPU為應對當前及未來的計算和異構應用挑戰而設計，應用領域包括ADAS 及自動駕駛汽車、網絡、無人機、工業自動化、安全、視頻分析、機器學習等等，可用于實現安全、實時嵌入式系統平臺優化的關鍵技術及特性，支持并行多線程（SMT）、硬件虛擬化、OmniShield 虛擬化安全。。” Andrew Heath對技術如數家珍，這樣的技術型CEO確實少見。

目前，I6500 CPU現已開放授權，已獲多家授權客戶，預計 2017 年第一季度可全面供應。

MIPS I6500 CPU的重要特性包括：
● 內部異構：在單一集群中，設計人員能夠通過不同的線程組合、不同緩存容量、不同頻率甚至電壓來配置每個 CPU ，實現最優化的功耗。
● 外部異構：擁有 AMBA? ACE 接口的最新 MIPS 一致性管理器 ( Coherence Manager ) ，能與 Arteris 及Netspeed 等提供的常用 ACE 一致性架構解決方案相連，讓設計人員混合搭配處理集群的芯片配置，包括 PowerVR GPU 或其他的加速器 ，以實現出色的系統效率。
● 并行多線程 ( SMT ) ：以MIPS CPU 在多代產品廣泛超標量結構雙發射執行 ( dual issue ) 設計為基礎，此經過驗證的特性能在每個時鐘周期的多個線程中執行多個指令，可提供更高的利用率及 CPU 效率。
● 硬件虛擬化 ( VZ ) ：I6500 還具有 MIPS I6400 核率先支持的實時硬件虛擬化技術。通過將以前多個 CPU 核的應用安全地整合在一個核中，設計人員能夠節省成本、降低多核的功耗，并能根據每個應用有針對性地動態配置 CPU 帶寬。
● SMT + VZ：在 I6500 中結合 SMT 與 VZ ，可為要求實時響應的應用提供 “零上下文切換” (“ zero context switching ”) 的特性。此特性再加上提供緊耦合便簽式存儲器 ( scratchpad memory ) ，使得 I6500 成為需要確定性 (deterministic)代碼執行的應用的理想選擇。
● 運算密集、數據處理和網絡應用的理想選擇：I6500 專為高性能/高效率數據傳輸而設計，能以每個 CPU 的數據便簽式存儲器( scratchpad memory )來本地化運算資源，并可在線程與核之間提供快速路徑信息/數據傳送的特性。
● 支持 OmniShield? 技術：Imagination 的整個處理器系列產品均采用了其多域 ( multi-domain ) 安全性技術，能在可信任的環境中隔離應用程序，并通過隔離為安全奠定基礎。
● 簡化軟件開發：I6500 以成熟的 MIPS ISA 為基礎，擁有多家供應商共同組成的開發生態系統的廣泛支持。采用 I6500 的客戶能夠享有多樣化的編譯器、調試器、操作系統、超級用戶管理程序以及應用軟件選擇，這些全部都已針對 MIPS ISA 進行了優化設計。