19 岁少年搞芯片，性能超越intel 80%

emper

原帖：

如何看待 19 岁少年想做出在目前Intel的同等计算性能下降低80%功耗的全新电路系统芯片的想法？



我去！居然有这个问题！必须我来答！！！！

因为机缘巧合，我和新闻中这个少年的创业公司一起工作了两周，对他们的思路也算有一定了解。

事情是这样的，这个少年在某学术会议上发言，由于思路和我导师比较相近，就被引荐给了我导师。由于我导师对memory方面很在行，而他们的长处在于微处理器架构，于是就导师把他们邀请到我们课题组工作了两周，双方取长补短。新闻中的这个Thomas和他的CTO Paul两个人过来的。他们昨天的飞机刚飞回加州，这两周有不少有意思的事儿，暂且不表。先认真答题。

首先他们的Target是High Performance Computing（高性能计算，以下简称HPC，主要应用于超算），而不是我们日常用的General Purpose Computing（通用计算）。而HPC这个领域做芯片的一大优势，就是很少用考虑向前的兼容性（对比于x86），而且可以针对大多数HPC应用的特点对架构进行特别的优化。夸张点说，就是根据软件的行为设计硬件，砍掉一切不需要的部件，从而达到效率最大化。另外他们所说的指标，应该是从系统层面来比较的，而非单个芯片进行比较。

下面根据他们公开过的资料说一下他们一些独特的思路。

?采用VLIW （Very Long Instruction Word）架构。简单来说就是几条并行的流水线，可以同时执行多条指令。由于超算应用中有大量的并行运算（矩阵向量运算等），因此非常适合并行化，采用VLIW流水线利用率比较高。相比于multi-issue，out of order的通用芯片，硬件逻辑可以更简单。很多DSP芯片都是采用VLIW架构，可以达到很高的（浮点）性能功耗比，已经完爆现在的Intel产品了，但要让他们跑Windows什么的一样抓瞎。。所以题主在这里用Intel的芯片和VLIW架构比较是不太恰当的，毕竟设计目的不一样，就好像比较超跑和拖拉机哪个更好一样。。耕地当然用拖拉机了～～
?完全摆脱虚拟内存！这个听起来好像疯了，但其实在超算领域反而make sense，因为超算一般一次只跑一个程序，或者很少的程序，很少需要context switching。因此一个地址空间够用了。而传统的通用芯片因为支持虚拟内存，不知要做多少无用功。去掉虚拟内存和paging，硬件上就不用TLB了，系统层面也不用再不停维护page table了。这是很大的开销，尤其是超算集群，相互访问内存是很麻烦的。
?砍掉Cache，采用软件管理Scratchpad Memory。这个听起来也是疯了。。传统的芯片都是有Cache的，cache miss和coherence是架构设计者永远的痛。而超算领域，写超算应用的人一般都是知道自己在干嘛（know what they're doing）。于是他们的芯片里会有一部分访问速度会很快的Scratchpad Memory代替cache，但只不过是由程序员手动管理而非交给硬件管理的。这样也可以砍掉相当多的硬件电路，效率也更高。
?采用2D-Mesh，static routed网络。这一点是他们的初始思路，但讨论过后发现可能会有问题，所以他们现在其实也还不是很确定以后会不会这么做。所以这点也不展开了。

如果以上几点能做到的话，比现在采用Intel CPU+Nvdia GPU的超算超算省电真心不是一点半点。当然他们的思路比较激进，不知道后面会遇到怎么样的问题，不过现在看来还是很可行的。

最后默默感叹一下，虽然这两位少年都很谦虚且平易近人，但是那种智商和能力上的碾压让我真正体会到了人和狗的差距T T

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感觉大家对八卦都更感兴趣么=。= 那补充一点好了

CEO是一个19岁的娃，高中都没读完就辍学了，然而因为太耀眼还是被MIT相中去！做！科！研了！！注意，不是被MIT录取读本科读PhD，是直接去MIT做！科！研！了！在MIT工作了大概两三年以后辞职创业，现在才19岁！！！

我们第一次见他的时候并不知道他才19，只是看他满脸青春痘应该还是挺年轻的。。有一天工作之余大家开始讨论《权利的游戏》（别说我们工作不认真啊），后来说唉第一本书是哪年出的啊？谷歌了一下，《冰与火之歌》第一卷出版于96年，然后这位少年嘀咕了一句“That's older than me”。。我们其他人就。。。。

说他是天才，智商是一方面，关键是19岁就有如此强大的知识储备和洞察力。平时工作的时候，我们这些研究新生只能和他讨论一些技术层面的细节问题，但一旦他提起一个什么idea，多半还是得和我们导师或者组里的大师兄才能聊得来。。他对Computer Architecture这方面的历史了解的非常多，经常能讲出一些他出生以前就发生的事儿。。

后来有一次聊天得知他家就在硅谷当年DEC的工厂附近（现在很多人都没听说过DEC了吧），周围住的基本都是工程师，父母是做什么的我没有问不过十有八九也是做IT的。我觉得他年纪这么小就有如此强大的积累和敏锐的直觉，和他的家庭成长环境是分不开的。

CTO Paul没有CEO那么耀眼，不过也是很聪明，从小就是代码小神童的感觉。大学只上了两年就辍学加入Thomas的创业公司，但在此之前他就已经是Linux Kernel Contributor了。。CEO对他的评价就是"he learned Linux before he was born"。我们工作的这两周他说话比较少，就是埋头写代码，专注程度让我羡慕。但我们一旦有点能请教他的技术问题，打断他一下分分钟就给我们解决。。

两个娃人都很nice，完全没有恃才傲物的感觉。能跟他们合作也是很开心～