ISSCC 2013 Chip-Konferenz schaut zum 60.Mal in die Zukunft

Die ISSCC feiert 2013 ihr 60. Jubiläum und kann dazu erstmals seit 2008 wieder mehr als 3.000 Teilnehmer begrüßen. Während das Konferenzprogramm immer mehr von asiatischen Firmen und Universitäten geprägt wird, kommen aus Europa mittlerweile weniger als ein Viertel aller Beiträge.

Die International-Solid-State-Circuits-Conference, so der vollständige Name, wird seit 1954 vom IEEE organisiert und findet seit 1990 im kalifornischen San Francisco statt. Nachdem die Teilnehmerzahl 2009 im Rahmen der weltweiten Finanzkrise von 3.391 auf nur noch 2.274 Teilnehmer abgestürzt war, erholt sie sich Jahr für Jahr und konnte 2013 mit 3.050 Teilnehmern erstmals seit 2008 wieder die 3-Tausender-Marke knacken.

Von 629 eingereichten Vorträgen wurden rund ein Drittel, nämlich 209 in das Konferenzprogramm aufgenommen. Der europäische Anteil ist freilich weiter auf dem Rückmarsch: Nur noch 51 Vorträge oder 24 % kommen 2013 aus Europa, während der asiatische Anteil mit 84 oder 40 % einen weiteren Rekordwert erzielte. 36 % kommen aus den USA. Zuletzt waren die Europäer im Jahr 2008 mit 69 zu 67 Vorträgen stärker repräsentiert als die Asiaten.

Im Rahmen der Plenar-Session präsentierte Lisa Su, Senior-VP beim Prozessorhersteller AMD, die sogenannte heterogene System-Architektur (HSA), welche das traditionelle Programmiermodell von CPU und GPU ablösen soll. Bei den heutigen Systemen arbeiten CPU und GPU mehr oder weniger isoliert: Sie haben ihre eigenen Speicher und Adressbereiche, entwickelt wird mit unterschiedlichen Tools und Programmiersprachen. Daten müssen über Busse hin- und hertransferiert werden, was aber noch schwerer wiegt ist die Tatsache, dass auf Grund dieser Trenung häufig Workloads auf Hardware-Elementen laufen, die für die spezifische Aufgabe nicht optimal geeignet sind.

Laut Su wird die HSA eine neue Ära in der Computer-Architektur einleiten. Anwendungen können mittels einer HSA-spezifischen Speicherverwaltungseinheit (HMMU) Datenstrukturen in einem einheitlichen Adressbereich anlegen und Aufgaben dem Hardware-Element zuweisen, das hierfür am geeignesten erscheint. Der Datenaustausch zwischen CPU und GPU wird einfach mittels Zeigern erledigt. Bild 1 zeigt die geplante Evolution der HSA-Architektur am Beispiel der Roadmap von AMD.

Schon heute gibt es vielversprechende Ansätze, um die parallele Programmierung von Multi-Core-Architekturen zu unterstützen, sei es Microsofts ConcRT, Intels Thread-Building-Blocks oder Apples Grand Central Dispatch. Diese arbeiten jedoch nur mit der CPU, während Nvidias Thrust eine Lösung für die GPU darstellt. Mit der HSA Intermediate Language (HSAIL) sollen die Grenzen aufgehoben werden. HSAIL arbeitet danke C+-Erweiterungen mit schon heute existierenden Programmiermodellen, die Hochsprachenbefehle werden zur Laufzeit in den Befehlssatz der darunterliegenden Hardware übersetzt.

In einem Test wurde HSA bei der Gesichtserkennung mittels des weit verbreiteten Haar-Algorithmus erprobt. Bei diesem wird in einem mehrstufigen Verfahren nach Gesichtern in einem Video-Stream gesucht. Dabei wurde eine Implementierung auf CPU/GPU mittels OpenCL mit einer HSA-Implementation verglichen. Das Ergebnis war eine Steigerung der Rechenleistung um Faktor 2,3, während die Leistungsaufnahme um Faktor 2,4 zurückging. Basierend auf diesen Ergbnissen erklärte Su am Ende ihres Vortrages das traditionelle Programmiermodell für tot.