英特尔用oneAPI软件策略,面对异构挑战

回首已往35到40年间计较的成长过程，计较力的增添速度呈指数级上升，从万物数字化、万物互联、万物移动化到万物云化，当提高入万物智能化。

在PC期间，互联网用户增添了十亿人。硬件和软件团结的典规范子就是PC上X86架构和Windows体系的团结。

进入移动化期间，从10亿的互联网用户增添到100亿的装备，泛起10倍的增添。硬件和软件的团结也产生了变革，酿成了ARM架构和iOS及Android操纵体系，同时Linux体系和X86平台也占有一部门市场。从10亿到100亿，实现的是指数级的增添。

进入以数据为中心的期间，异构计较也随之呈现。

以往CPU、GPU、FPGA等，均可以独当一面。而当下，传统的通用架构已远不能满意需求。CPU、GPU、FPGA乃至AI加快器等多种架构之间组合，方能招架得住处理赏罚数据麋集型、伟大的事变负载。将来，这种异构计较将成为常态。

一、应对多架构挑衅 oneAPI应运而生

当前，不管是CPU、GPU、FPGA等哪一个硬件平台每每都必要开拓者维护独立的代码库，这些代码库必要行使差异的说话、库和软件器材举办编程。这是一项极其伟大和淹灭时刻的事变，大大低落开拓速率、克制创新。

详细而言，异构计较使得一个用户也许在统一个数据中内心既必要CPU里做假造机，又必要FPGA来做各类解压缩可能加快器，还必要GPU来做深度进修可强人工智能。这就必要在数据中内心安各类百般的硬件，跑各类百般的软件。假如照旧各不相谋的话，对付用户来说，就算应用未来要扩容、硬件平台未来要进级，都是本钱很高的一件事。乃至此前做的都全白做了。

为了办理这一困难，oneAPI应运而生。oneAPI是一个以开拓者为中心的平台，简化多架构编程的一个同一编程模子，开拓者可以自由选择架构，大大低落了行使差异的代码库、编程说话、编程器材和事变流程所带来的伟大性。oneAPI回收同一、简化的说话和函数库，用于表达并行化，且基于行业尺度和开放式类型，可以或许与现有 HPC 编程模子互操纵。

oneAPI包罗了一项基于开放类型的行业打算和一款beta产物。该类型包罗一种编程说话、强盛的API函数库以及底层硬件接口。oneAPI beta产物为开拓者提供了全套的开拓器材，包罗编译器、编程库、说明器等，并把这些器材封装为特定规模的器材包。初期oneAPI beta版首要面向英特尔®至强®可扩展处理赏罚器、带集成显卡的英特尔®酷睿®处理赏罚器，以及英特尔® FPGA，将来还将支持更多硬件。

oneAPI将实现与现有行业尺度的互操纵性。oneAPI开放式类型包罗一种跨架构的编程说话Data Parallel C++ (DPC++)、一套用于API编程的函数库以及底层硬件接口（oneAPI Level Zero）。有了这些组件，英特尔和其他企业就能建设他们本身的oneAPI实现来支持本身的产物，或基于oneAPI举办新产物开拓。

oneAPI类型是为支持来自多个厂商的各类CPU和加快器而计划的。oneAPI beta版今朝支持英特尔CPU（英特尔至强®、酷睿™、凌动）、英特尔Arria FPGA以及作为将来独立数据中心GPU署理开拓平台的第九代/英特尔核芯显卡。oneAPI日后将支持更多英特尔加快器架构。

DPC++是基于公共认识的C和C++说话，专门为oneAPI计划的首要编程说话。它融合了来自Kronos Group的SYCL*，从而可以支持跨CPU和加快器上的数据并行和异构编程，目标是为了简化编程以及进步代码在差异硬件上的可重用性，同时能按照特定的加快器举办调优。

DPC++说话加强将会通过一个开拓者社区项目来举办扩展，以简化数据并行编程。该项目向公家开放，并将通过开拓者们的配合全力不绝成长。

今朝，许多库和组件已经开源或即将开源。英特尔一位工程师指出：“开拓者有设法可以去做扩展，这对开拓者来讲是没有太大阻碍的。第二个层面，我们做这个目标是由于后头计较会较量伟大，由于你也许有AI的应用，有后头更多的跨架构/跨平台的应用，尚有各类框架上的支持，这些都是依靠于开拓者对oneAPI的支持可能之后的成长，应该说自己它是一个成长的平台，它不是牢靠稳固的对象。英特尔开了一个很重要的头，也投了大量的人力和物力，后头要做的话应该是开拓者配合和我们一路把这个对象往前推的进程。”

用一个形象的例如，差异架构的选择犹如是“自助餐”，有各类百般的菜，可以自由组合，想吃沙拉就吃沙拉，想吃红烧肉也可以。此前一些企业提供的方案是关闭性的，有的公司只供红烧肉，有的公司专门做沙拉。而有了oneAPI的支持，企业客户才气够更机动的选择各类架构举办恣意组合，oneAPI是通过软件来辅佐实现硬件机动组合的愿景。

二、OneAPI是英特尔软硬团结软件为先计谋中的重要一步

此刻数据量极其复杂，已经远远超出了在一台计较机上就可以完全处理赏罚的承载和手段，必必要清晰怎样应对这些无法放进一台计较机的大局限数据的处理赏罚方法，这是庞大的机遇。接下来面对的挑衅是，怎样将机能晋升十倍、百倍，而并不是简朴的晋升10%的题目。

英特尔首席架构师Raja Koduri以为，摩尔定律将一连给我们带来很是好的机能晋升；而通过软件和硬件的团结，可以让摩尔定律的晋升酿成十倍。由于摩尔定律会带来更多的晶体管，而软件可以将越来越多的晶体管的极致机能开释出来。将软件和硬件团结就是英特尔的计谋重点，这也是将来面对的很是庞大的机遇。

英特尔以为，对付全新硬件架构的每一个数目级的机能晋升潜力，软件能带来两个数目级的机能晋升。英特尔首席架构师Raja Koduri暗示： “通过软件优化，可以给Java带来6倍的机能晋升，给耐久性内存带来8倍的机能进级，在AI规模带来28倍的机能晋升，以是它的机能晋升空间长短常大的，并且这仅仅是在统一款硬件上通过软件就可以做到的。”为此，2018年12月英特尔“架构日”勾当上提出六大技能支柱计谋，即：制程和封装、架构、内存和存储、互连、安详、软件。

“软件是英特尔的一项重要计谋资产，英特尔将通过软件营业来充实开释公司的整体增添潜力。英特尔但愿通过在整个开源生态体系中的协作，来敦促面向以数据为中心期间的产物和处事创新。” 英特尔公司副总裁兼体系软件产物部分总司理苏义德曾夸大。

英特尔拥有一个1200万活泼开拓者的生态体系，凌驾PC、收集和数据中心。不管客户有高机能的要求照旧有低功耗要求，可能是对本钱较量敏感，英特尔都有完备的产物线可以对应用户的差异需求。英特尔但愿可以实现一个很是简化的流程，通过一个同一的软件栈，一个同一的API就可以顺应客户全部的从机能、功耗到本钱上的优化需求。

在软硬团结软件为先的计谋中，英特尔在“架构日”勾当上同时公布推出“oneAPI”项目，面向多元化计较期间。该项目包罗一个全面、同一的开拓器材组合，以将软件匹配到能最洪流平加快软件代码的硬件上。

“绝大大都AI算法的演进和创新都是在更偏上层来完成的，我们但愿在底层就做好助力和驱动。同时，我们也会不绝优化oneAPI。这样，将来任何编程职员不管是他们想将硬件机能晋升10%、20%乃至50%，都可以在这个框架上轻松实现，而不必要再本身编写说话。”Raja Koduri暗示。

2019年11月正式宣布了oneAPI果真刊行版本。oneAPI包罗了一项基于开放类型的行业打算和一款beta产物。

英特尔指出，oneAPI不是一个全新的对象，它是之前几十年的蕴蓄上面做了一个扩展。基于此刻事变负载越来越伟大，做这样的扩展长短常合情公道的一件工作。以后刻整体来看，无论是开拓服从照旧现实的产物运营服从，都可以从中受益。

三、oneAPI重在培养生态体系 与搭档配合拥抱数据期间

在计划oneAPI之初，英特尔就思量到要施展整个Xe架构最强的全面机能，不管是高机能照旧低功耗。除此之外，oneAPI的计划也确保要切合英特尔全部其他差异计较和应用的需求。不管是CPU、FPGA照旧加快器，oneAPI的计划都可以和它们举办很是完备的共同。

oneAPI，是英特尔以软件来最洪流平开释硬件机能，从软件层面来简化和同一跨SVMS架构的创新。Raja Koduri指出，oneAPI是一个很是底层的抽象框架，首要就是面临往后差异计较元素的集成，但愿可以或许从底层更好地完成特性抽象和集成。

SVMS架构是由标量（Scalar）、矢量（Vector）、矩阵（Matrix）、空间（Spatial）四种架构构成的，别离对应着CPU、GPU、FPGA和加快器，它们的组合方法是多种多样的。通过这个架构的分类方法可以看到，CPU是最通用的一种架构，而GPU会比CPU越发高效和专用，而FPGA和加快器的能效和机动性更高。

“英特尔的计策就是要席卷CPU、GPU、FPGA、加快器全部的架构。”Raja Koduri指出，CPU仍旧是今朝最重要的架构，英特尔将不绝进步每个CPU的机能，继承保持它作为最强的计较架构的位置。GPU计谋首要是要进步能效，更好辅佐英特尔进步整体的出产力和服从。在FPGA规模，英特尔此刻已经做的很是乐成了，英特尔推出了许多重要的FPGA产物。其它，加快器也是英特尔很是重要的一个发力点。

在oneAPI的生态构建方面，英特尔首要从三个层面来推进：一是英特尔有着强盛的开拓者社区，以及环球范畴内很是普及的社区相助搭档。英特尔将从自身很是善于的开源社区入手。第二，在很大层面上与高校睁开共同协作，团结他们的技能以及案例来打造一个完备的社区。第三，与环球开拓者们举办越发完备的相助，开拓者不只仅是指小我私人开拓者，也包罗大型的企业机构，譬喻腾讯、阿里等，英特尔将会与每小我私人、每个企业都细密地共同，来支持oneAPI的生态。

制止11月17日，支持oneAPI观念的业内领先企业和研究机构已经高出30家，包罗高机能计较规模的率领者、人工智能规模的创新者、硬件厂商/OEM、独立软件开拓商、云处事商、高校等等。

2019年5G的正式商用加快了物联网的深入应用，这意味着会有更多的物联网节点智能终端产物落地应用。据统计数据表现，2020年环球物联网装备基数将达307亿台，2025年将到达754亿台。而这些将会发生海量的数据，这些数据的存储、安详、运算，则必要依靠于数据中心、云处事等软件营业。

英特尔愿施展在软件营业方面的强上风，以生态体系作育为主，敦促整个业界往前迈进。并与相助搭档一路面临这一庞大的市场应用需求，一同抓住这块蛋糕。（校对/范蓉）

（编辑：湖南网）

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