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楼主: ic.expert

讨论一下Reconfigurable Architecture和Stream Processing的关系?

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发表于 2009-11-25 04:25:54 | 显示全部楼层
RA不仅仅是PLD,其实GPU也是一种RA,广义上,CMP也可以看作RA。RA是一种思想,不是某一特定的芯片类型。FPGA里面至少超过80%的晶体管用作连接,主要是因为它功能单元的粒度太小造成的。FPGA比FPOA灵活,但所谓的灵活性是以牺牲晶体管为代价。面向应用的折衷考虑是工程师最常用的思路。

RA和SP的确不是一个范畴里的概念,但是说没有任何关系也太绝对,我相信darkduck也不是这个意思:)。现在大部分的先进RA都用SP来做基准测试,而灵活的SP设计也往往使用RA。有平台,也有应用,可以说是双赢的关系。

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发表于 2009-11-25 04:49:47 | 显示全部楼层
不过这个HardCopy的确不能算是RA,darkbuck说的极是。我没有仔细看文字,粗率之极,因该批评。

我所指的FPOA,其实是一个叫MathStar的公司的产品。但是很奇怪,它的网站似乎死掉了。。。
发表于 2009-11-25 22:56:21 | 显示全部楼层
很多类似FPGA的产品通常都被称作可编程逻辑处理器件,通过改变内部基础逻辑元件,例如LUT之类的东东来改变逻辑行为。这算是一种非常细粒度的重构吧。FPGA所占的市场份额越来约高,反而是ASIC所占的比例一直在下降。其中的原因我想有两个,其一是随着工艺技术的提高,FPGA的容量越来越大,相对成本就会随着产能而降低,另一方面,随着ASIC的设计复杂度越来越高,ASIC的设计成本越来越高,投片的成本随着工艺技术的提高而增加。这两个原因会促使FPGA在将来得到更加广泛的应用

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发表于 2009-11-26 01:17:23 | 显示全部楼层
ASIC的比例有可能会下降,因为它不具备可编程能力,但是不能代表FPGA将吃掉ASIC丢失的份额。在VLSI世界里,新的架构会不断的涌现出来。FPGA只在实验室里和一些特殊应用里面有现实意义,因为它的粒度太小的。粒度小会很灵活,但是粒度小就很不经济。总的来说RA,或者说PLD是大趋势,但FPGA不是。

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发表于 2009-11-26 02:31:11 | 显示全部楼层
首先,要明确可重构(reconfigurable)和可编程(programmable)的区别。中文的翻译将reconfigurable做了两个完全不相关的释义(个人意见)。

可编程就是可以写program,而program应该延用Von Neuman或turing的定义,CPU和GPU是可编程的,FPGA不是。新出现的一些device,有的是可编程的,有的不是。

可重构的初衷应该是对静态互联结构或静态设计的改进。毕竟,没有一种结构可以满足所有需求。如果结构可以随应用变化而变化,那就是万能的了。GPU和CPU都不可能重新调整自己的设计结构,但FPGA可以。

不知道PLD指的的那一种。但个人的感觉是,万能的就是万万不能的。

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发表于 2009-11-26 05:41:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 jr0jr 于 2009-11-25 22:53 编辑
首先,要明确可重构(reconfigurable)和可编程(programmable)的区别。中文的翻译将reconfigurable做了两个完全不相关的释义(个人意见)。

可编程就是可以写program,而program应该延用Von Neuman或turing的定义,CPU ...
darkbuck 发表于 2009-11-25 18:31


恕我后学浅见,中文对reconfigurabiliy有什么不同的释义,还请楼上大人说明。不过把programbility的定义限定在冯氏架构下,这个我还没听说过哦,呵呵。难道数据流处理器都是不能编程的?FPGA有违图灵机的定义么?您说FPGA不可以编程,相信只是口误吧, 不然就只能叫F“没P”GA了

楼上说可重构的初衷是要动态的改变结构,那么就涉及到结构的定义了。结构的定义里,很重要的一条是模块的粒度。在集成电路里,组成单元都是固定的,只有互联是可以改变的,小到FPTA,大到CMP,都是如此,区区CPU当然也不例外。举个最简单的例子,打开一个8086的胸腔,你会看到无数的数据通路把ALU和寄存器连接在一起,这些连接受到指令解码器等单元的控制,时而连通ALU和寄存器A,时而连通ALU和寄存器B,时而连通寄存器A和B。所谓的指令,就是控制这些连通的开关。本质上和控制FPGA里CLB的通路也没有区别,从晶体管的角度来看,无非都是控制电流通与不通而已。是否能动态的改变固定模块间的互联,依以现代的观点来看,是定义可重构的唯一标准,不同的只是固定单元的功能和粒度。

GPU当然也属于广义的可重构架构,也可以说,现代的可重构和可编程是一个意思。:)

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发表于 2009-11-26 06:57:44 | 显示全部楼层
36# jr0jr

FPGA中文翻译为在线可编程逻辑阵列,这里reconfigurable被翻译为可编程,但其与programmability是两码事。

好吧,不用冯氏了,好像现在的问题都是他引起的,奇怪了。一提冯氏,好像就跟现在的并行计算拧着干一样,不理解。扯远了。

传统的program定义当然是随机访问存储程序机,也就是说程序是一组存储在内存中的指令,有机器依次执行。可编程(programmability)设备,当然是指对设备的使用是通过构造程序完成。CPU,GPU,SP都是这类滴。

如果你说用FPGA综合一个处理器,然后再在上面跑代码,那是另外一回事。

可重构总不至于把CPU的拉进去吧。

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发表于 2009-11-26 07:22:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 jr0jr 于 2009-11-25 23:34 编辑

FPGA中文翻译为在线可编程逻辑阵列,这里reconfigurable被翻译为可编程,但其与programmability是两码事。

这里是哪里?FPGA的字面里可是只有programmable,而没有reconfigurable哦。难道我们说的其实是F“R”GA?:)



好吧,不用冯氏了,好像现在的问题都是他引起的,奇怪了。一提冯氏,好像就跟现在的并行计算拧着干一样,不理解。扯远了。

并行计算和冯氏结构不在一个概念框架下。冯氏结构一样可以用并行计算实现,并行计算平台里一样有冯氏结构的处理器。不矛盾。



传统的program定义当然是随机访问存储程序机,也就是说程序是一组存储在内存中的指令,有机器依次执行。可编程(programmability)设备,当然是指对设备的使用是通过构造程序完成。CPU,GPU,SP都是这类滴。

Program定义从来都不是随机访问程序存储器。另一面,FPxA的配置一样可以放在存储器里,而且可以放置多种配置方案,然后在需要的时候选择性的挑出一个方案来配置芯片,这也不矛盾。还有,比如用FPGA实现内建式可演化硬件( intrinsic evolvable hardware)甚至还可以动态改变配置流。



如果你说用FPGA综合一个处理器,然后再在上面跑代码,那是另外一回事。

软硬件协同设计(codesign)是定制计算(customised computation)的一个早期的应用。后来人们就慢慢发现,软硬件的界限开始模糊,配置流和程序流是同一个思路下两个不同层面的表达,这些控制代码可以通称为配件(configware)。



可重构总不至于把CPU的拉进去吧。

CPU的例子刚好是个一个颠覆传统认识好例子,非常清晰的就可以说明问题。CPU也属于广义的现代可重构架构,这可不是拉郎配

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发表于 2009-11-26 09:59:11 | 显示全部楼层
my bad. 但这里的可编程还是和CPU上的可编程截然不同。看来是英文就不对了,混淆中英文了。





这里是哪里?FPGA的字面里可是只有programmable,而没有reconfigurable哦。难道我们说的其实是F“R”GA?:)

并行计算和冯氏结构不在一个概念框架下。冯氏结构一样可以用并行计算实现,并行计算平台里一样有冯氏 ...
jr0jr 发表于 2009-11-26 07:22

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发表于 2009-11-26 10:02:55 | 显示全部楼层
可能不是拉浪配吧。照这样的逻辑,因为人类和猩猩是同一起源,猩猩也可以胜任人类的工作鸟。

38# jr0jr
发表于 2009-11-26 11:48:31 | 显示全部楼层
programmable 和 reconfigurable确实算是不同的概念。要从晶体管这层面来解释,数字电路和模拟电路也算是一样的了,都是载流子在电场作用下的飘逸运动。世界大同了。

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 楼主| 发表于 2009-11-26 13:43:19 | 显示全部楼层
首先,要明确可重构(reconfigurable)和可编程(programmable)的区别。中文的翻译将reconfigurable做了两个完全不相关的释义(个人意见)。

可编程就是可以写program,而program应该延用Von Neuman或turing的定义,CPU ...
darkbuck 发表于 2009-11-26 02:31


可重构应该可以有粒度的关系吧?最粗就是算法级的可重构,比如Imagine就是,这个我记得龙芯在他们hotchips08的PPT上面好像写过? 不知道大牛能不能赐教一下?尤其是粒度最粗的可重构?
 楼主| 发表于 2009-11-26 14:06:29 | 显示全部楼层
首先,要明确可重构(reconfigurable)和可编程(programmable)的区别。中文的翻译将reconfigurable做了两个完全不相关的释义(个人意见)。

可编程就是可以写program,而program应该延用Von Neuman或turing的定义,CPU ...
darkbuck 发表于 2009-11-26 02:31


我还是比较同意“program应该延用turing”的定义,毕竟可计算性就是可编程性,但是FPGA好像也没有脱离Turing ? 不过我水平比较差,所以可能问得比较傻,大牛如果有时间的话顺便帮我解答解答,不胜感激:〉
发表于 2009-11-26 19:58:49 | 显示全部楼层
图灵的Universal Machine的定义其实及其简单,几乎现在所有的计算方式都可以用图灵的定义进行解读,包括神经网络,细胞自动机一类的非常规计算平台。目前来说,图灵定义和RA一点都不矛盾。未来怎样,我们再看。

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发表于 2009-11-26 20:22:16 | 显示全部楼层
my bad. 但这里的可编程还是和CPU上的可编程截然不同。看来是英文就不对了,混淆中英文了。
darkbuck 发表于 2009-11-26 01:59


My bad是典型的American slang哦。

撇开“专业的”执着,看看牛津英语字典是怎么说的。programmable的定义是:Capable of being scheduled in accordance with a programme of events. 这点FPGA完全符合。所以,英文也没错。

楼主擅用美语,那就烦劳看看webster是怎么说的?

不止是在电子学领域,在生物领域,一样有programe的字眼出现,比如 programmed cell death(apoptosis), 这里的program(动词)的主语就是大自然,program (名词)就是指基因。从这个角度看,生物也是图灵机。

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发表于 2009-11-26 21:02:07 | 显示全部楼层
可能不是拉浪配吧。照这样的逻辑,因为人类和猩猩是同一起源,猩猩也可以胜任人类的工作鸟。
darkbuck 发表于 2009-11-26 02:02


作为半个生物学从业者,从演化的角度来说,黑猩猩是智人的同源物种间最亲近的 (高达99%,所以也有科学家建议把黑猩猩归类到人属)。所以照这样的逻辑,他们也没有本质上的区别。但是这不代表黑猩猩可以胜任所有人的工作,也不代表智人可以胜任所有黑猩猩的工作。各有所长而已。就像GPU和FPGA。

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发表于 2009-11-26 21:07:30 | 显示全部楼层
programmable 和 reconfigurable确实算是不同的概念。要从晶体管这层面来解释,数字电路和模拟电路也算是一样的了,都是载流子在电场作用下的飘逸运动。世界大同了。 ...
luyeallen 发表于 2009-11-26 03:48


大同是一种典型的综合分析法,综合法的观点有别于西方传统的分析法,不过最近(二战后开始)西方也开始认真学习“大同之道“的世界了。:)相信大家早就知道,这门科学叫做复杂系统(complex system)。

两个事物间的关系,分析的时候要看从什么角度,或者什么高度。从物理上看,数字模拟也没有区别,但是从功能看,就有区别了。楼上可以比较FPTA和FPGA,观察相似和不似。

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发表于 2009-11-27 06:12:50 | 显示全部楼层
其实分析归类的目的不是把它们归为一类, 而是注重它们的差别, 更好地认识研究对象或取长补短(如有可能). 如果非要分到一类, 也是因为还有其他类有相似的差别. 生物学之所以有植物界, 不是因为车前草与秋日菊有共同特点, 而是因为它们都和赤眼蜂有着相似的差别.

扯远鸟. 这种讨论往往会上升到这种无意义的高度.

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发表于 2009-11-27 07:56:35 | 显示全部楼层
辩证的看(不是和楼上大人较真),分析是为了归类,归类是为分析,并没有主从关系,目的都是为了更好的理解世界。当然,您有关车前草和赤眼蜂的观点,所言极是。不过另一面,植物之所以和动物合称真核生物,真核生物之所以和原核生物、真菌等合称生物,也是因为它们有相似性,可以合在一起比教。所以分析和综合是缺一不可的。

在下以为,上升的这种高度也挺有意思的啊。这些讨论归根到底都是哲学,D.Phil毕竟不是D.Eng。有不同的观点相互切磋是好事情啊。楼上大人用黑猩猩和智人的例子打比方,刚好是我感兴趣的话题。所以就多说几句,所言如有不善,其错自然在我。不过我还有个私心,就是可以每天练习练习中文,挺好的。:)

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 楼主| 发表于 2009-11-27 12:43:06 | 显示全部楼层
作为半个生物学从业者,从演化的角度来说,黑猩猩是智人的同源物种间最亲近的 (高达99%,所以也有科学家建议把黑猩猩归类到人属)。所以照这样的逻辑,他们也没有本质上的区别。但是这不代表黑猩猩可以胜任所有人 ...
jr0jr 发表于 2009-11-26 21:02


问个弱的问题。生物电可比半导体的电信号慢多了,自然界的生物智能是怎么“隐藏延迟“的 ?
发表于 2009-11-27 20:49:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 jr0jr 于 2009-11-27 17:31 编辑

几年前,steve furber大牛在一个项目会议上认真地谈过这个问题。这个老头子最近也迷上bio-inspired计算了。http://intranet.cs.man.ac.uk/apt/projects/SpiNNaker/   这是一个受人脑启发的片上网络系统。数不清的ARM核心啊。。。。。。

的确,生物电比半导体慢的太多了,不过生物世界是一个典型的以空间换时间的例子,我们人脑大约有150亿个神经细胞,每个脑细胞有约一万个和其它神经细胞的连接。每个连接可以认为是一个1位的脉冲通道。生物系统是异步的,有点像数据流机,什么时候来到什么时候触发。而且每个神经细胞处理的速度也不一样,有快有慢。动物的“记忆”并不是存于一个“存储器”内。它是一种复杂的非线性动力学的体现。也可以说,生物的记忆以另一种形式分散的存在于数不清的脑细胞的连接里,所以,生物界似乎没有“延时”这个考虑,生物计算是隐式的,自适应的,高度冗余的。相比之下,生物的“程序”倒是显式地存在于每个细胞的基因里。

这些说起来和电子计算机太不一样了。说多了就真跑题了。darkbulk大人又要生气了。

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 楼主| 发表于 2009-11-28 15:41:40 | 显示全部楼层
恩,如果研究脑结构的话,这就属于生物化学领域了吧?赫赫,我还是挺感兴趣的~~就是这领域没接触过我不懂,要么以后考个相关学科的PHD去深造一下,赫赫?

回头我要单独开一个帖子讨论一下SpiNNaker :〉
发表于 2009-11-30 03:02:10 | 显示全部楼层
本帖最后由 jr0jr 于 2009-11-29 19:13 编辑

研究脑结构的是neuroscience,生化当然也有涉及,但一般属于心理学分科。ic老大有兴趣啊,哈哈。双PhD哦,雄心大志呢!不过我说,旁听就行啦。以前最喜欢去生物学、心理学系旁听了,那都是女生掌大半边天的大系呢,嚯嚯。

开一个有关spinnaker的专帖也不错。从46楼开始,这个话题就和本帖的题目“讨论一下Reconfigurable Architecture和Stream Processing的关系?”跑远了。都是我的错。所以,现在回到主题上去。

我非常喜欢ic常说的那句话“像外行一样思考,像专家一样实践”。关于下一代处理器技术,这是一个前瞻性、开放性的问题,因为我们现在谁也不知道究竟是什么样子,能做的只有根据经验和分析得到预测。所以,从未来的眼观来看,我们现在都是外行。有关于reconfigurable和grammable的讨论,我觉得是很有意思,而且有启发性的。试想30年前,当PLD产品刚刚走出生产线的时候,谁会料到今天的这种你中有我、我中有你的大融合局面呢?谁又曾像现在一样的担心就在眼前的silicon wall呢?

就像开车,太快的时候就只能顾得上看前面了。过去很长很长一段时间内,半导体业内各行业的发展是快速的、但彼此独立的。可是到了现在我们慢慢发现,电子业内的各个专业都有不断融合的趋势。下到纳米层,上到云计算(虽然很怀疑它的可行性),半导体世界发展的趋势是可编程性的大融合、大统一。与时俱进的看问题,不能算是一种技术手段,它是一种态度,所以才要像外行一样的看问题,用这种态度去指导专业的技术。走出庐山之后,才会看到庐山的全貌。

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发表于 2009-11-30 14:40:31 | 显示全部楼层
51# jr0jr

不致于啦,有时间或是有钱了以后,很多人都会思考这样的问题。但现在的麻烦是,自己用尽了前者弥补后者,也不知道后者满足后是否还有前者。

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 楼主| 发表于 2009-11-30 17:50:59 | 显示全部楼层
研究脑结构的是neuroscience,生化当然也有涉及,但一般属于心理学分科。ic老大有兴趣啊,哈哈。双PhD哦,雄心大志呢!不过我说,旁听就行啦。以前最喜欢去生物学、心理学系旁听了,那都是女生掌大半边天的大系呢, ...
jr0jr 发表于 2009-11-30 03:02


恩,回头单独开一个spinnaker的专题 :〉

不过我觉得依靠心理学这个有点不大靠普,所有问题归根结底都会在数学上有精确的模型,应该先给大脑在数学上建模,在来组建模拟设备。数学是一切的关键。
发表于 2009-12-1 02:58:38 | 显示全部楼层
可能ic对心理学有点误会吧。psychology是研究人(有时也包括其它生物)的思想和行为的科学。数学非常广泛地应用在心理学领域里,试想,如果没有一个大致的数学模型,那研究就是靠猜了。现在好多先进的电子设备(比如人脑扫描仪)都是为了数学建模用的。ic的意思在下明白,不过,恕我放肆,有关“所有问题归根结底都会在数学上有精确的模型”这一句我觉得不慎妥。在生物世界里,不是所有的现象和过程都能用数学公式表达的,数学表达是形式不是目的,数学是为了更清晰的让人们了解世界的某一种抽象方法,因此很多时候我们都会去做近似处理,以便得到一个数学表达。虽然科学在发展,可我相信绝对的真理是绝对不会被完全的精确的认知的。建议ic改成”所有问题归根结底都是努力试图在数学上有精确的模型“,你看呢?

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发表于 2009-12-1 03:04:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 jr0jr 于 2009-11-30 19:09 编辑

现在的麻烦是,自己用尽了前者弥补后者,也不知道后者满足后是否还有前者。 ...
darkbuck 发表于 2009-11-30 06:40


这话说的听起来挺绕的。不过好像很有哲理似的,呵呵。darkbuck兄给仔细说道说道?
发表于 2009-12-1 14:27:54 | 显示全部楼层
以前读书的时候不喜欢化学,总觉得化学是建立在经验和统计基础上的,不如物理来的真实。。
觉得原子电子夸克什么的弄清楚了,在去“量化”化学反应不是很简单的事情吗~~
后来渐渐的明白了为什么化学这个学科至今任然这么健壮。为什么物理没能把化学消灭。

从物理的角度去“量化”一个化学反应理论上不是不可行,但是其“计算量”恐怕是没法让人接受的,
有一句话记不太清楚了,大概是这个意思“三个粒子之间的相互作用都是非常复杂的情况”。
更别说一个普通的化学反应的实际情况了。

要想通过“量化”150亿个神经元细胞的相互作用,去解释人类的一个思想行为,从计算量上来讲基本上应该是不可行的。所以psychology才有其存在的必要,通过经验和统计的甚至模糊的角度来建立数学模型,解释人的思想情感行为等。。

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发表于 2009-12-1 16:34:23 | 显示全部楼层
jr兄相信真理是不能被完全认知的,这是一个哲学问题,也是物理问题呵呵,研究物理一直有“上帝掷筛子”的悖论,也就是说到底这个世界是不是一个确定性的世界,还有我们认识世界是从人的角度出发,到底人是不是真正能完全认知这个世界。。我们现在computer体系构建的数据通路、控制结构、通信、存储等等不过才几十年的时间。。这个架构本身也是存在局限的。未来的技术会是什么样的呢。。哈哈~~~~~

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发表于 2011-9-28 23:42:39 | 显示全部楼层
jr0jr 发表于 2009-10-16 00:30
广义的重构,或者说可编程性,是追求在有限的芯片空间内“组合”出无限的实现的技术,换句话说就是用时间 ...

本人愚钝,看了半天才明白大佬们说的可重构其实就是SDR,无线通信领域发展迅速。
另外IC.expert大牛,怎么没看到讨论VLIW+SIMD的结构,类似的结构,比如32-lans SIMD (16x16),
形成矢量处理机。通过特殊指令字完成各位大佬所说的重构设计。
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