في أعماق شريحة Exynos في Galaxy S7 ، توجد شبكة عصبية للتنبؤ بالانتقالات

عرض نظام شرائح FinFET Exynos 8890 بمقاس 14 نانومتر

بالأمس في مؤتمر متخصص حول الرقائق الإلكترونية الدقيقة في كاليفورنيا ، أظهر مهندسو Samsung لأول مرة رسومات نوى معالجات M1 الغامضة (التي تحمل الاسم Mongoose) والتي تعمل على الهواتف الذكية S7 و S7 Edge.

تحتوي الإصدارات الدولية من هذه الهواتف الذكية التي تعمل بنظام Android على نظام شرائح FinFET Exynos 8890 بقطر 14 نانومتر ، ولديه أربعة أنوية ARM Cortex-A53 قياسية (1.6 جيجاهرتز) وأربعة نوى M1 خاصة تعمل بسرعة 2.3 جيجاهرتز و 2.6 غيغاهرتز

قام فريق تطوير أمريكي بتطوير M1 من الصفر في ثلاث سنوات في مشروعه الخاص . من حيث المعايير ، فإن Exynos 8890 أدنى من شريحة iPhone 6S A9 من حيث الأداء على جوهر واحد ، ولكنه يفوز في المهام متعددة النواة.


الخطة الأساسية M1. الصورة: Samsung

أحد مكونات النواة M1 هو أداة توقع الفروع المضمنة ، والتي تتوقع ما إذا كان سيتم تنفيذ فرع شرطي في البرنامج القابل للتنفيذ. يقلل توقع الفروع من وقت توقف خط الأنابيب عن طريق التحميل المسبق والتعليمات التي يجب تنفيذها بعد تنفيذ تعليمات الفرع الشرطي. يعد توقع الفروع أمرًا بالغ الأهمية لأنه يسمح بالاستخدام الأمثل لموارد حوسبة المعالج.

يعد التنبؤ بالفروع من خلال أداة التنبؤ بالفروع ميزة قياسية إلى حد ما في المعالجات. بالفعل في معالجات SPARC و MIPS الأولى ، تم استخدام طريقة التنبؤ بالفروع الثابتة البدائية ، عندما تم دائمًا تحميل التعليمات الموجودة بعد تعليمات الفرع الشرطي في خط الأنابيب. تطبق المعالجات الحديثة أساليب أكثر تقدمًا للتنبؤ بالانتقال الديناميكي:

• مع تحليل التاريخ العام للتحولات (العداد الثنائي ، والتنبؤ التكيفي على مستويين ، والتنبؤ بالانتقال العالمي) ؛
  
  
• مع تحليل سجل الانتقال الخاص لكل انتقال مشروط (توقع الانتقال المحلي) ؛
  
  
• متنبئ هجين يختار نتائج أكثر المتنبئات نجاحًا ، بما في ذلك المتنبئ للدورة ؛
  
  
• مؤشر الفروع غير المباشرة التي يمكن أن يكون لها أكثر من فرعين.

لذلك ، اتضح ، في نواة M1 ، أن مهندسي Samsung نفذوا تنبؤات الفروع باستخدام شبكة عصبية . هذا هو نوع جديد نسبيًا من متنبئ الانتقال. تم اقتراحه لأول مرة لاستخدامه في العمل النظري من قبل البروفيسور لوسيان فينتان في عام 1999 (مقالة علمية " نحو متنبئ الفرع العصبي عالي الأداء "). بعد ذلك بعامين ، تم تطوير أول متنبئ بالانتقال الملحوظ ، والذي يمكن تنفيذه نظريًا في الأجهزة (مقالة علمية " التنبؤ السريع بالفرع العصبي القائم على المسار السريع " ، المؤلف - البروفيسور دانيال أ. جيمينيز من جامعة روتجرز في الولايات المتحدة الأمريكية).

الميزة الرئيسية للمنبئ على الشبكة العصبية هي الزيادة الخطية في الموارد مع زيادة في تحليل تاريخ الانتقال (في التنبؤات الكلاسيكية ، ينمو استهلاك الموارد بشكل كبير مع زيادة في التاريخ). لهذا السبب ، يكون المتنبئ على الشبكة العصبية أكثر كفاءة. أظهرت الشبكة العصبية الأولى بالفعل من عمل دانيال جيمينيز زيادة في الكفاءة بنسبة 5.7 ٪ مقارنة بالمتنبئ الهجين سكوت مكفارلينج .

في السنوات اللاحقة ، عمل نفس دانيال جيمينيز وباحثين آخرين على إزالة أوجه القصور في مؤشر الانتقال ، بما في ذلك التأخير الكبير في الحسابات.

يقدم الباحثون أحدث الأفكار لتنبؤات المرحلة الانتقالية في توقعات فرع البطولة، والتي عقد آخرها في يونيو 2016 كجزء من ندوة هندسة الكمبيوتر ISCA 2016 في سيول.

على الرغم من البحث العلمي النشط في هذا المجال ، حتى الآن لم يكن معروفًا عن أي معالج جماعي ، والذي ينفذ مؤشر التحولات على الإدراك. ليس الأمر أن FinFET Exynos 8890 مع نوى M1 في الهواتف الذكية S7 و S7 Edge هو أول معالج من هذا القبيل. فقط مطوري Samsung والشركات الأخرى يبقون المعلومات سرية ، ويمكن فهم ذلك. تعد التنبؤات الانتقالية واحدة من أفضل الأسرار المحفوظة في صناعة أشباه الموصلات. غالبًا ما لا يقوم المصنعون حتى براءات الاختراعتنبئهم بالانتقال ، حتى لا يتم إخفاء سر المنافسين ، وأيضًا لأنه سيكون من الصعب بعد ذلك إثبات حقيقة التعدي على براءات الاختراع ، نظرًا للمنطق المعقد في المعالجات الاحتكارية الحديثة.


شريحة من عرض سامسونج في مؤتمر Hot Chips. يصور وحدة توقع الانتقال باستخدام شبكة عصبية. الصورة: Samsung

Samsung هي أول شركة تعلن رسميًا عن استخدام شبكة عصبية في توقعها للتحولات. خبراء في صناعة الالكترونيات الدقيقة القولأنه يبدو أن تقنية مماثلة تستخدم في تنبؤات Jaguar و Bobcat في شرائح AMD. من غير المستغرب أن يكون براد بورغس ، نائب الرئيس الحالي لشركة Samsung ومدير تطوير المعالجات في Samsung ، رئيس مركز أبحاث Samsung في أوستن بولاية تكساس ، قد قاد سابقًا مشروع AMD's Bobcat للهندسة الدقيقة.

من المرجح أن Intel و AMD تستخدمان بهدوء تنبؤات إسبترون في معالجات سطح المكتب والخادم. كما ذكرنا من قبل ، فإن هذه المعلومات تبقى سرية ولا حتى براءة اختراع.

كانت سامسونج أول من كسر نذر الصمت. ربما قرر مطورو الهندسة المعمارية الدقيقة Exynos ببساطة التباهي.

Source: https://habr.com/ru/post/ar397075/