異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)前瞻分析與未來投資 異構(gòu)計(jì)算的發(fā)展機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)

• 吳亞楠 2023年8月31日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 755 45
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超異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)是一種將不同類型和規(guī)模的硬件資源，包括CPU、GPU、FPGA等，進(jìn)行異構(gòu)集成的方法。它通過獨(dú)特的軟件和硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源的靈活調(diào)度和優(yōu)化利用，從而大大提高了計(jì)算效率和性能。

隨著制造技術(shù)的進(jìn)一步擴(kuò)展允許以前的分立組件成為片上系統(tǒng)或 SoC 的集成部分，現(xiàn)代計(jì)算系統(tǒng)中的異構(gòu)性水平正在逐漸增加。 例如，許多新處理器現(xiàn)在包括用于與其他設(shè)備(SATA、PCI、以太網(wǎng)、USB、RFID、無線電、UART 和內(nèi)存控制器)以及可編程功能單元和硬件加速器(GPU、密碼學(xué))接口的內(nèi)置邏輯 協(xié)處理器、可編程網(wǎng)絡(luò)處理器、A/V 編碼器/解碼器等)。

異構(gòu)計(jì)算是指使用不止一種處理器或內(nèi)核的系統(tǒng)。 這些系統(tǒng)不僅通過添加相同類型的處理器來提高性能或能效，而且還通過添加不同的協(xié)處理器來提高性能或能效，這些協(xié)處理器通常結(jié)合專門的處理能力來處理特定任務(wù)。

根據(jù)中研普華研究院撰寫的《2023-2028年中國(guó)異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》顯示：

異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)前瞻分析與未來投資

異構(gòu)計(jì)算的興起從表面上看與功耗瓶頸有關(guān)，但從更深層看，則與工作負(fù)載密切相關(guān)。雖然通用 CPU 擁有廣泛應(yīng)用，但是經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，通過提升 CPU 時(shí)鐘頻率和內(nèi)核數(shù)量來提高計(jì)算能力的傳統(tǒng)方式遇到散熱和能耗瓶頸。

在過去，異構(gòu)計(jì)算意味著必須以不同方式處理不同的 ISA，而在現(xiàn)代示例中，異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu) (HSA) 系統(tǒng)在使用多種處理器類型(通常是 CPU 和 GPU)時(shí)消除了差異(對(duì)于用戶)，通常在 相同的集成電路，以提供兩全其美：通用 GPU 處理(除了 GPU 眾所周知的 3D 圖形渲染功能外，它還可以對(duì)非常大的數(shù)據(jù)集執(zhí)行數(shù)學(xué)密集型計(jì)算)，而 CPU 可以運(yùn)行 操作系統(tǒng)并執(zhí)行傳統(tǒng)的串行任務(wù)。

異構(gòu)計(jì)算(Heterogeneous Computing)，主要指不同類型的指令集和體系架構(gòu)的計(jì)算單元組成的系統(tǒng)的計(jì)算方式，在云數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算場(chǎng)景等有著廣泛應(yīng)用。

新一代超異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)正在嶄露頭角。這種創(chuàng)新型技術(shù)，以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和高效的能源管理，正在重塑我們的生活和工作方式。超異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)是一種將不同類型和規(guī)模的硬件資源，包括CPU、GPU、FPGA等，進(jìn)行異構(gòu)集成的方法。它通過獨(dú)特的軟件和硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源的靈活調(diào)度和優(yōu)化利用，從而大大提高了計(jì)算效率和性能。

該技術(shù)的突出特點(diǎn)在于其超強(qiáng)的可擴(kuò)展性和靈活性。無論是對(duì)于高性能計(jì)算，還是對(duì)于低功耗應(yīng)用，超異構(gòu)計(jì)算都能提供出色的解決方案。此外，它還通過高度集成和優(yōu)化，減小了硬件占用空間，降低了能源消耗，為綠色計(jì)算提供了有力支持。

異構(gòu)計(jì)算六大應(yīng)用場(chǎng)景：

第一類，HPC 高性能計(jì)算場(chǎng)景，包括汽車和航空航天建模仿真、電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、生命科學(xué)等;第二類是人工智能場(chǎng)景，不管是深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，還是深度學(xué)習(xí)推理，都需進(jìn)行大量矩陣運(yùn)算，尤其是大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，比如推薦、廣告、搜索等;第三類是物聯(lián)網(wǎng)與邊緣計(jì)算場(chǎng)景，由于海量數(shù)據(jù)要在邊緣或云端進(jìn)行處理，其中在線推理任務(wù)需要大量的邊緣和云端算力進(jìn)行加速;第四類是 5G 和通信場(chǎng)景。雖然部分網(wǎng)絡(luò)功能以軟件 NFV 形式運(yùn)行于 CPU 上，但是仍然有部分算法需要異構(gòu)加速器(如 FPGA 或 ASIC)進(jìn)行加速;第五類是多媒體處理和云游戲場(chǎng)景。在高清視頻轉(zhuǎn)碼、視頻圖像渲染、圖像超分辨率等場(chǎng)景，為獲得高吞吐和低延時(shí)，異構(gòu)算力不可或缺;最后一類是云計(jì)算，為了讓云計(jì)算平臺(tái)可以提供更高的性能、更低的成本，以及滿足對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施管理的需求，云計(jì)算企業(yè)逐漸在云中部署更多的異構(gòu)加速器來加速計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)。

算力助推經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展新引擎。今年 4 月，由 IDC、浪潮信息和清華大學(xué)全球產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合推出的《2021—2022 全球計(jì)算力指數(shù)評(píng)估報(bào)告》顯示，計(jì)算力指數(shù)平均每提高 1 點(diǎn)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)和 GDP 將分別增長(zhǎng) 3.5‰和 1.8‰。中國(guó)信通院發(fā)布的《中國(guó)算力發(fā)展指數(shù)白皮書》表明，在算力中每投入 1 元，將帶動(dòng) 3-4 元經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。算力發(fā)展指數(shù)每提高 1 點(diǎn)，GDP 增長(zhǎng)約 1293 億元。

異構(gòu)計(jì)算的發(fā)展機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)

隨著“十四五”計(jì)劃的不斷落地，加快數(shù)字化發(fā)展，大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的數(shù)字產(chǎn)業(yè)集群，全面實(shí)施智能制造行動(dòng)計(jì)劃，業(yè)已成為我國(guó)當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)之一。異構(gòu)計(jì)算是多元算力的典型。跨越標(biāo)量(CPU)、矢量(GPU)、矩陣(ASIC)、空間(FPGA)的異構(gòu)計(jì)算，如今已經(jīng)成為企業(yè)推動(dòng) IT 基礎(chǔ)設(shè)施重構(gòu)的重要力量。其能夠?qū)⒉煌軜?gòu)的運(yùn)算單元整合到一起進(jìn)行并行計(jì)算，以最適合的專用硬件去做最適合的事如密集計(jì)算或外設(shè)管理等，從而達(dá)到性能和成本的最優(yōu)化。因此很多企業(yè)開始嘗試使用異構(gòu)計(jì)算來化解算力瓶頸，挖掘和實(shí)現(xiàn)算力增長(zhǎng)。

計(jì)算支持的層面上云計(jì)算、霧計(jì)算、邊緣計(jì)算等相繼而起，從場(chǎng)景層面上，智能家居、工業(yè)制造、交通政務(wù)、環(huán)境勘測(cè)等各自芬芳。我們能看到的算力形態(tài)已開始百花爭(zhēng)艷，而在我們看不到的地方，依然有著旺盛的算力需求。算力變得愈加重要，但是其發(fā)展卻面臨供需矛盾問題。一方面，對(duì)算力的需求增長(zhǎng)迅猛。無論是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，還是智能終端消費(fèi)和移動(dòng)數(shù)據(jù)流量消費(fèi)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，都在持續(xù)釋放算力需求;另一方面，傳統(tǒng)的單一計(jì)算架構(gòu)面臨性能和功耗瓶頸，無法滿足日益高漲的算力需求。簡(jiǎn)言之，算力遇到瓶頸，并且成為擺在企業(yè)和行業(yè)面前的難題。

異構(gòu)計(jì)算行業(yè)報(bào)告對(duì)中國(guó)異構(gòu)計(jì)算行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、競(jìng)爭(zhēng)格局及市場(chǎng)供需形勢(shì)進(jìn)行了具體分析，并從行業(yè)的政策環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、社會(huì)環(huán)境及技術(shù)環(huán)境等方面分析行業(yè)面臨的機(jī)遇及挑戰(zhàn)。還重點(diǎn)分析了重點(diǎn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀及發(fā)展格局，并對(duì)未來幾年行業(yè)的發(fā)展趨向進(jìn)行了專業(yè)的預(yù)判。

本報(bào)告同時(shí)揭示了市場(chǎng)潛在需求與潛在機(jī)會(huì)，為戰(zhàn)略投資者選擇恰當(dāng)?shù)耐顿Y時(shí)機(jī)和公司領(lǐng)導(dǎo)層做戰(zhàn)略規(guī)劃提供準(zhǔn)確的市場(chǎng)情報(bào)信息及科學(xué)的決策依據(jù)，同時(shí)對(duì)政府部門也具有極大的參考價(jià)值。想了解關(guān)于更多異構(gòu)計(jì)算行業(yè)專業(yè)分析，可點(diǎn)擊查看中研普華研究院撰寫的《2023-2028年中國(guó)異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》。

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  2023-2028年中國(guó)異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告

  異構(gòu)計(jì)算是指使用不止一種處理器或內(nèi)核的系統(tǒng)。 這些系統(tǒng)不僅通過添加相同類型的處理器來提高性能或能效，而且還通過添加不同的協(xié)處理器來提高性能或能效，這些協(xié)處理器通常結(jié)合專門的處理能力...

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