設(shè)計隱喻和工具

　　雖然在體系結(jié)構(gòu)上有各種不同的觀點，但是在設(shè)計人員用于表達(dá)系統(tǒng)所使用的工具以及隱喻上卻有比較一致的看法。這種一致性的起點是，寄存器傳送級（RTL）作為表達(dá)系統(tǒng)的一種方法，已經(jīng)不夠用了。Tabula總裁兼CTO Steve Teig認(rèn)為：“當(dāng)需要對FPGA編程時，RTL用起來很差。而C語言更差。雖然從串行轉(zhuǎn)向并行執(zhí)行是非常底層的工作。Haskell等功能語言要好一些，但是，我認(rèn)為λ-calculus仍然不是最好的抽象表達(dá)方式，這是一種大部分功能語言都以其為基礎(chǔ)的算術(shù)抽象語言?！?/p>

　　Blainey也同意這種看法。他預(yù)測，以后將廣泛的采用顯式并發(fā)語言，通過庫和編譯器將軟件轉(zhuǎn)換為FPGA結(jié)構(gòu)。此外，會有很多功能語言編程精英來解決這類問題。Altera的Burich和Xilinx的Bolsens都認(rèn)為，今后更多的設(shè)計會定位于顯式并行命令式語言，例如，OpenCL （圖2）等，他們都宣稱他們的公司正在從事這方面的工作。

　　
圖2. 將OpenCL代碼編譯到FPGA的并行結(jié)構(gòu)中

　　其他演講人描述了完全不同的FPGA設(shè)計概念。Shep Siegel是Atomic Rules公司的創(chuàng)始人兼CTO，描述了一種可重用平臺，每一種FPGA實現(xiàn)都包括具有可動態(tài)重新定位功能的庫。Siegel認(rèn)為：“還是需要RTL，但是，同步設(shè)計的概念只是一種隱喻。我們將擴展全局異步本地同步的（GALS）概念。而我們所關(guān)注的是彈性流水線和延時不敏感設(shè)計，我們使用時間戳來維持系統(tǒng)同步。”

　　Maxeler技術(shù)公司主席Michael Flynn和斯坦福教授Emeritus表達(dá)了相似的觀點。采用高性能計算加速器，F(xiàn)lynn的團隊將算法簡化為數(shù)據(jù)流圖形。Flynn解釋說：“他們采用Java描述圖形中的節(jié)點，建立非常長的流水線，復(fù)制到矢量處理陣列中，直到填滿硅片?！?/p>

　　Flynn說：“在20年內(nèi)，所有技術(shù)都將是基于陣列的，只是受到軟件的限制。一個最大的難題是必須改變編程模型。軟件開發(fā)在過去20年的發(fā)展一直沒有處理好并行問題?！?/p>

　　Bolsens還介紹了系統(tǒng)軟件面臨的另一難題——在20年內(nèi)將成為高級程序員的這一代會喜歡什么。我們已經(jīng)過時了。如果您注意一下一個16年的老程序員，您會發(fā)現(xiàn)他們安心于異構(gòu)的環(huán)境——Java、Perl、Python，等等。他們會選擇一種庫、應(yīng)用程序或者他們能找到的一類代碼。

　　缺少的環(huán)節(jié)

　　幾名演講人還介紹了目前的技術(shù)以及2032未來技術(shù)之間一些未能解決的關(guān)鍵問題——從系統(tǒng)非常抽象的視圖到器件編程文件等。

　　Bolsens說：“必須通過研究填補軟件和硬件設(shè)計之間的空白。”Blainey還介紹了可綜合加速器的問題，他認(rèn)為這是未來服務(wù)器堆疊中動態(tài)重新編程難以解決的問題。Flynn列舉數(shù)字說明了這一觀點：“今天，我們的布局布線需要運行數(shù)十個小時。那么，到2032年，是不是要運行一個月？供應(yīng)商應(yīng)該把這些工具置入到云中?！?/p>

　　Cheung的概念是通過常數(shù)可重新配置功能保持硅片工作，而且還假定了某類動態(tài)重新編譯功能，進(jìn)一步發(fā)展了這種觀點。他認(rèn)為：“我們將看到所有這些東西連接起來，這樣，有足夠的資源來管理重新配置問題?！彼挠^點是，每一電子系統(tǒng)中都會有機械智能功能，云不再是服務(wù)器的遠(yuǎn)程堆疊，而是擴展到互聯(lián)設(shè)備群中。這種觀點在支持泛在計算之前就有了，但是，Cheung認(rèn)為處理亞2-nm技術(shù)必須要采用這種觀點。

　　總結(jié)

　　總之，研討發(fā)言人認(rèn)為并不會出現(xiàn)對摩爾定律尺度發(fā)展革命性的偏離。但是，在怎樣處理大量的晶體管上存在爭議，怎樣解決尺度帶來的新問題。我們應(yīng)該構(gòu)建越來越專用的異構(gòu)混合硬件功能模塊和可配置模塊？還是，研究大量邏輯門，提高本地邏輯門速率，開發(fā)大規(guī)模塊架構(gòu)，以實現(xiàn)虛擬加速器？或者，需要可重新配置互聯(lián)專業(yè)知識來保持功能固定芯片不變，從而提高產(chǎn)量，在這一領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)展？

　　我們會怎樣考慮我們正在建立的系統(tǒng)？幾乎可以肯定的是，RTL不會成為主要隱喻。但是，在過去，我們表達(dá)系統(tǒng)所使用的語言有一個不好的趨勢，總是按照剛畢業(yè)的這些人的喜好進(jìn)行編程。我們能否構(gòu)想，在ad-hoc腳本語言中將復(fù)雜系統(tǒng)作為任意混合異步任務(wù)來實現(xiàn)？軟件為主的團隊是否需要更簡潔的解決方案來設(shè)計2032年的系統(tǒng)？ 敬請關(guān)注。