“干细胞”计算 创新欲统治移动多媒体
2.媒体处理阵列：性能与任务弹性的关键
ZMS的真正核心是由24个PE处理单元组成的计算阵列，这24个单元被平均分为3组，它采用的是高密集计算的SIMD流处理架构，即类似于Intel Larrabee中的协处理器和AMD Radeon HD 4000中的流处理器(NVIDIA GPU采用的是MIMD架构，Multiple Instruction Multiple Data，多指令多数据流)。SIMD是CPU中的一个基本概念，它是指单指令多数据流(Single Instruction Multiple Data)技术，也就是CPU可以用一条指令同时处理多个操作数，SIMD虽然在分支预测时会遇到效率较低的问题，但在密集浮点计算应用中SIMD架构的效率优势则十分明显。PE单元包括整数、16-bit浮点和
32-bit浮点处理单元，可以高效地完成整数和浮点计算工作。
在实际应用中，ZMS对PE单元的分配是以组为单位进行的，也就是每8个PE单元构成的阵列作为基本的计算单位，这三组PE阵列可以共同完成一个任务，也可以各行其道。比如可以将两组PE阵列构建为3D渲染模式，1组PE阵列则为高清视频处理模式，具体采用何种模式是由任务本身自行决定的。而且，PE阵列可支持空闲任务切换机制，当某组PE阵列处于空闲状态时，系统可以将其他任务部署到该阵列上，实现资源利用的佳化。另外，PE阵列支持独立的频率控制机制，如果没有额外的任务分配，该组PE单元的工作频率可以自动降低以实现节能。
图3：24个PE阵列可根据任务要求自动配置，从而实现高效率的密集计算
24个PE单元共同分享高速缓存与系统的内存资源，但每一个PE单元都可以独立地访问缓存或内存，这就赋予了PE很强的灵活性—ZMS处理器具有166/266MHz的32位或64位内存总线，支持
Mobile SDR、DDR和DDR2内存规范，但尚未支持DDR3，这样的规格看似有些落后，不过我们要考虑到Zii平台主要的应用还是嵌入式应用，这类设备并不需要非常海量和快速的内存系统，对于功耗的要求则比较注重。在这方面，ZMS处理器同样比较完善，它的内存总线可以根据系统负载弹性调整，在闲置状态时自动降低能耗和时钟频率以实现节能。PE阵列对于存储资源的访问则是以“组”进行的，这一点不难理解，因为由8个PE组成的小阵列就是ZMS的小任务单位。
在24个PE单元的共同努力下，ZMS处理器高可以提供10.15GFlops和32Gops(十亿操作每秒)的性能，作为媒体解码器时可胜任30帧/秒、8Mbps的MPEG-4/H.264格式720p视频流，作为
GPU时可提供42M pixels/s像素渲染、21M ver t ices/s顶点渲染的性能，图形API则是基于针对嵌入软件的OpenGL ES 1.1和2.0。也许大家会不自觉地把它与NVIDIA或AMD的顶级GPU对比，并发现其性能数据非常寒碜，不过这样的对比并没有意义，因为ZMS的首要应用主要是智能手机等要求低耗能的手持设备。对这些设备来说，Zii平台所提供的10.15GFlops计算能力已富足有余。另外，Zii的关键特点是具有无限扩展性，创新表示，Zii可以在A4纸大小的空间里组成一台TFlops级别超级计算机，在576个刀片服务器里安装147456颗ZMS处理器后就能达到PFlops级别，与当今性能强的
IBM Roadrunner相差无几。由于这种特性与“干细胞”非常类似，所以创新也据此提出“干细胞计算(StemCellComputing)”新概念。
图4：Zii ZMS处理器尺寸极小，A4大小的空间内可组成TFlops级别计算机
在实际应用中，ZMS的PE阵列可以根据程序需要自我重新编程，除了作为GPU和高并行度流计算处理器外，它还可以组织为高清晰音频、高质量图像引擎(比如用于数码相机的图片处理)，灵活变换各种不同的组态，同时可以根据负载需要开启或关闭部分PE核心，这些特性令Zi i平台具有极佳的任务延展性，创新表示，Zii面向的市场非常广阔，小到智能手机、手持设备、GPS导航仪、机顶盒、媒体播放机，大到从事流媒体计算的超级计算机，Zii都可以游刃有余。
