Android處理器照亮了黑硅

發(fā)布時(shí)間：2010-8-27 12:17 發(fā)布者：看門狗

關(guān)鍵詞： Android , 黑硅

芯片設(shè)計(jì)師們面臨的黑硅(black silicon)問題越來越嚴(yán)重，漏電愈演愈烈?guī)缀踝屗麄儫o法使用黑硅。有一種新級(jí)別的細(xì)晶(fine-grained)、特殊應(yīng)用內(nèi)核可以收復(fù)失去的裸片面積，創(chuàng)造更高效的處理器。一位加州大學(xué)的研究人員表示他們正利用上述方法開發(fā)Android處理器原型產(chǎn)品。

加州大學(xué)圣迭亞哥分校研究生Nathan Goulding在熱門芯片(Hot Chips)大會(huì)的一份論文里說：“在每一個(gè)制程節(jié)點(diǎn)，能夠主動(dòng)切換的芯片比例呈指數(shù)級(jí)下滑。根據(jù)標(biāo)度理論，以后只會(huì)更嚴(yán)重。”

論文中說，相比面積同等、功能相同、功耗接近的90納米區(qū)塊，45納米區(qū)塊的可用裸片尺寸要少2.8倍。Goulding說解決辦法是創(chuàng)造一系列專用程序內(nèi)核，以獲得8-11倍于通用CPU的節(jié)能效果。

加州大學(xué)圣迭亞哥分校正在研發(fā)Green Droid程序處理器以證實(shí)自己的理論。他們已經(jīng)使用自己的自動(dòng)化工具設(shè)計(jì)了21個(gè)內(nèi)核，來處理Google Android手機(jī)所需的工作。

這些被稱為Conservation的內(nèi)核運(yùn)行著包括少量指令的任務(wù)。范圍包括Android Dalvik虛擬機(jī)的一些方面到Linux關(guān)鍵代碼再到內(nèi)存管理功能。

Goulding他的團(tuán)隊(duì)讓7平方毫米的硅片能夠運(yùn)行43,000條基本指令，這包括了Android手機(jī)95%的高能耗任務(wù)。這些內(nèi)核由一個(gè)中央MIPS處理器管理，選擇這個(gè)CPU的主要原因是他們學(xué)校能夠使用該IP內(nèi)核。

這個(gè)項(xiàng)目中有個(gè)非常有趣的地方，就是團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)來生成內(nèi)核的自動(dòng)化工具。工具包括一個(gè)編譯器，將一組指令凝結(jié)成一個(gè)更高級(jí)別的任務(wù)；還有一個(gè)代碼生成器，可以提供Verilog來進(jìn)行工作。

Goulding解釋說：“我們希望控制內(nèi)核創(chuàng)造的整個(gè)流程。”

專用程序內(nèi)核不需要像MIPS CPU那樣提取通用指令、管理低級(jí)別寄存器。不過，接來下還有很多工作要做。

研究人員還沒想好怎么讓一個(gè)MIPS主導(dǎo)的體系保持在低功耗狀態(tài)下，怎么仲裁共享內(nèi)存的訪問。盡管Green Droid設(shè)計(jì)仍處在早期階段，它的概念在熱門芯片大會(huì)上還是引發(fā)了很多疑問。

比如剛剛離開Sun加入微軟的資深芯片設(shè)計(jì)師Marc Tremblay就說：“我沒見過任何一款這種粒度的加速內(nèi)核。”

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網(wǎng)友評(píng)論

lelee007 發(fā)表于 2010-8-27 17:04:26

這不是當(dāng)年CISC架構(gòu)的路子么？！

nolie 發(fā)表于 2010-8-30 12:03:13

弱問，什么叫“黑硅”？

老郭 發(fā)表于 2010-8-30 12:19:12

關(guān)于黑硅的資料：

1999年哈佛大學(xué)教授Eric Mazur和他的研究生在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中意外發(fā)現(xiàn)了一種稱為黑硅的材料，和常規(guī)的硅材料相比它具有超強(qiáng)的吸收光線和紅外線的能力，也就是說如果把這種材料應(yīng)用于傳感器時(shí)會(huì)提高感光效率上百倍，或者把太陽能電池轉(zhuǎn)換效率大大提高。

嚴(yán)格說這不是一種新材料。Mazur和他的學(xué)生在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中把硅片放進(jìn)一個(gè)充滿鹵素氣體的真空環(huán)境里面，然后用超強(qiáng)和超短時(shí)間激光束對(duì)硅片進(jìn)行掃描，然后想觀察經(jīng)過這種激光處理后的硅片會(huì)有什么反應(yīng)。

掃描后的硅片表面變成黑色，但不是燒焦所引起的黑色。在顯微鏡下看硅片的表面形成了一個(gè)森林狀的表面。這是硅材料在高強(qiáng)度激光打擊氣體化后重新晶體化的結(jié)果。當(dāng)光線照射硅片時(shí)，光子進(jìn)入森林結(jié)構(gòu)后不會(huì)被反射回去，而是在森林結(jié)構(gòu)里面反彈，最終到達(dá)森林的底部。這個(gè)效應(yīng)不僅對(duì)可見光有效，對(duì)紅外光線也一樣。

這種高效的吸光表現(xiàn)可應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換器件。哈佛大學(xué)在10月中宣布將黑硅相關(guān)專利獨(dú)家授權(quán)給SiOnyx公司，哈佛也是該公司的一個(gè)重要股東之一。SiOnyx將會(huì)研發(fā)一系列光電器件，包括傳感器等應(yīng)用。

如果可以提高傳感器效率100倍的話，我們可以期待標(biāo)準(zhǔn)感光度從12800起步，或者一平方微米的像素能具有今天36平方微米（6微米邊長(zhǎng)，與今天主流數(shù)碼單反傳感器像素邊長(zhǎng)相似）傳感器的效率。

yunyt 發(fā)表于 2010-10-13 09:34:21