隨著技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大 異構(gòu)計(jì)算行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

• 黃文玉 2023年12月5日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 1459 97
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在異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)上進(jìn)行的并行計(jì)算通常稱為異構(gòu)計(jì)算。人們已從不同角度對(duì)異構(gòu)計(jì)算進(jìn)行定義，綜合起來(lái)我們給出如下定義：異構(gòu)計(jì)算是一種特殊形式的并行和分布式計(jì)算，它或是用能同時(shí)支持simd方式和mimd方式的單個(gè)獨(dú)立計(jì)算機(jī)，或是用由高速網(wǎng)絡(luò)互連的一組獨(dú)立計(jì)算機(jī)來(lái)完成計(jì)

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(guò)添加相同類型的處理器來(lái)提高性能或能效，而且還通過(guò)添加不同的協(xié)處理器來(lái)提高性能或能效，這些協(xié)處理器通常結(jié)合專門(mén)的處理能力來(lái)處理特定任務(wù)。異構(gòu)計(jì)算，異構(gòu)計(jì)算技術(shù)從80年代中期產(chǎn)生，由于它能經(jīng)濟(jì)有效地獲取高性能計(jì)算能力、可擴(kuò)展性好、計(jì)算資源利用率高、發(fā)展?jié)摿薮?，已成為并?分布計(jì)算領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一。隨著通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算概念應(yīng)運(yùn)而生。同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算系統(tǒng)now或cow首先興起，接著很快涌現(xiàn)出異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算系統(tǒng)，從而使異構(gòu)計(jì)算近年來(lái)成為并行/分布計(jì)算領(lǐng)域中的主要研究熱點(diǎn)之一。

在異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)上進(jìn)行的并行計(jì)算通常稱為異構(gòu)計(jì)算。人們已從不同角度對(duì)異構(gòu)計(jì)算進(jìn)行定義，綜合起來(lái)我們給出如下定義：異構(gòu)計(jì)算是一種特殊形式的并行和分布式計(jì)算，它或是用能同時(shí)支持simd方式和mimd方式的單個(gè)獨(dú)立計(jì)算機(jī)，或是用由高速網(wǎng)絡(luò)互連的一組獨(dú)立計(jì)算機(jī)來(lái)完成計(jì)算任務(wù)。它能協(xié)調(diào)地使用性能、結(jié)構(gòu)各異的機(jī)器以滿足不同的計(jì)算需求，并使代碼(或代碼段)能以獲取最大總體性能方式來(lái)執(zhí)行。

上游主要包括計(jì)算硬件和芯片設(shè)計(jì)廠商，如NVIDIA、AMD、英特爾等。他們負(fù)責(zé)研發(fā)和生產(chǎn)各種類型的計(jì)算加速器和處理器。中游主要包括計(jì)算平臺(tái)和解決方案提供商，如云計(jì)算服務(wù)提供商、數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商等。他們提供基于異構(gòu)計(jì)算的計(jì)算平臺(tái)和解決方案，滿足各種計(jì)算需求。下游主要包括應(yīng)用開(kāi)發(fā)商和終端用戶，如科學(xué)研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)等。他們利用異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)和解決方案進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)和計(jì)算任務(wù)處理，滿足各種需求。

異構(gòu)計(jì)算行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

在過(guò)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)。

由國(guó)際數(shù)據(jù)公司IDC、浪潮信息、清華大學(xué)全球產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合編制的《2022-2023全球計(jì)算力指數(shù)評(píng)估報(bào)告》(以下簡(jiǎn)稱：《報(bào)告》)正式發(fā)布。該報(bào)告旨在強(qiáng)化對(duì)全球計(jì)算產(chǎn)業(yè)的洞察，發(fā)揮算力的賦能價(jià)值、推動(dòng)計(jì)算產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展?！秷?bào)告》指出，在全球GDP增長(zhǎng)乏力的背景下，數(shù)字經(jīng)濟(jì)保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)，算力是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。數(shù)據(jù)顯示，全球主要國(guó)家數(shù)字經(jīng)濟(jì)占GDP的比重持續(xù)提升，預(yù)計(jì)樣本國(guó)家整體比重將從2022年的50.2%增長(zhǎng)到2026年的54.0%。計(jì)算力指數(shù)平均每提高1點(diǎn)，國(guó)家的數(shù)字經(jīng)濟(jì)和GDP將分別增長(zhǎng)3.6‰和1.7‰，預(yù)計(jì)該趨勢(shì)在2023—2026年將繼續(xù)保持。

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(wú)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)。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《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(lái)投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》顯示：

在異構(gòu)計(jì)算時(shí)代，IP產(chǎn)業(yè)越來(lái)越重要，成為行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。數(shù)字時(shí)代，傳統(tǒng)的計(jì)算已經(jīng)無(wú)法滿足新的需求。如何海量、高密度、實(shí)時(shí)地感知和處理不同類型的數(shù)據(jù)流，成為芯片產(chǎn)業(yè)的新課題，這就使得異構(gòu)計(jì)算概念漸漸深入人心。IP廠商作為芯片產(chǎn)業(yè)鏈的上游，可以推出多樣化的產(chǎn)品和靈活組合，以滿足多種處理器創(chuàng)新需求，同時(shí)兼顧技術(shù)融合與SoC集成，降低成本。

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2017年異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為約120.10億元，增長(zhǎng)率為39.9%。2018年異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為約176.88億元，增長(zhǎng)率為38.2%。2019年異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為約234.94億元，增長(zhǎng)率為30.7%。2020年異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為約296.16億元，增長(zhǎng)率為25.9%。2021年異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為約362.35億元，增長(zhǎng)率為22.8%。

異構(gòu)計(jì)算的應(yīng)用范圍很廣，幾乎所有涉及巨大挑戰(zhàn)性問(wèn)題的求解都可用異構(gòu)計(jì)算進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的求解。典型的應(yīng)用包括圖像理解、質(zhì)點(diǎn)示蹤、聲束形成、氣候建模、湍流對(duì)流混合模擬以及多媒體查詢等。這些應(yīng)用中通常都含有多種不同的計(jì)算類型的需求，因此很適合于用異構(gòu)計(jì)算來(lái)進(jìn)行求解。

異構(gòu)計(jì)算行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

總體而言，我國(guó)異構(gòu)計(jì)算行業(yè)在政策支持和市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，取得了一定的發(fā)展成果。未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，我國(guó)異構(gòu)計(jì)算行業(yè)有望實(shí)現(xiàn)更加快速和穩(wěn)健的發(fā)展。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018年中國(guó)異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模176.88億元左右，2023年H1中國(guó)異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)規(guī)為216.01億元左右。預(yù)測(cè)2029年中國(guó)異構(gòu)計(jì)算行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為988.52億元。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的快速發(fā)展，異構(gòu)計(jì)算市場(chǎng)需求不斷增加。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，我國(guó)異構(gòu)計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模逐年擴(kuò)大，并預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)將保持較高增長(zhǎng)率。

未來(lái)應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展異構(gòu)混合多機(jī)方式的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)計(jì)算的研究，它代表著發(fā)展趨向，且較經(jīng)濟(jì)有效;自動(dòng)異構(gòu)計(jì)算是長(zhǎng)期追求目標(biāo)，在現(xiàn)階段宜采用用戶指導(dǎo)方法來(lái)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā);應(yīng)盡量利用現(xiàn)有成熟工具如pvm和mpi來(lái)開(kāi)展異構(gòu)計(jì)算的研究和開(kāi)發(fā);應(yīng)注意開(kāi)展異構(gòu)計(jì)算的理論分析和建模、性能估計(jì)模型、有關(guān)軟件工具以及異構(gòu)計(jì)算中任務(wù)映射和調(diào)度算法等方面的研究;應(yīng)研究如何使異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)具有良好的單一系統(tǒng)映像。

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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(lái)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(guò)添加相同類型的處理器來(lái)提高性能或能效，而且還通過(guò)添加不同的協(xié)處理器來(lái)提高性能或能效，這些協(xié)處理器通常結(jié)合專門(mén)的處理能力...

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