一家名为Flow Computing的芬兰初创公司做出了芯片领域有史以来最疯狂的宣言之一：通过添加其专有的配套芯片，任何 CPU 的性能都可以立即提高一倍，通过软件调整，甚至可以将性能提高 100 倍。
如果这一技术得以实现，它将极大地助力整个行业，使之能够更好地应对AI领域对计算能力持续高涨且近乎无限的需求。
SuperCPU 革命Flow 是芬兰国家研究机构VTT的子公司。该公司正在商业化的“并行处理单元（PPU）”芯片技术，正是该实验室的研究成果。PPU 与现有的 CPU 架构具有非常广泛的兼容性。据称，任何当前的冯·诺依曼架构 CPU 都可以集成 PPU。Flow表示，PPU 甚至可以装入手机和手表中，通过从 CPU 卸载工作，大大提高它们的性能和电池寿命。
Flow 首先承认，“将任何 CPU 的性能提高 100 倍”乍听起来确实令人难以置信。你不可能凭空从各种架构和代码库的CPU中榨取出额外的性能。如果可以的话，像英特尔或AMD这样的公司多年前就应该做到了。
但是，Flow一直在研究理论上可行的东西——只是迄今为止没有人能够成功实现。
Flow的联合创始人兼首席执行官Timo Valtonen表示：“CPU是计算中最薄弱的环节。它无法胜任当前的任务，这一点必须改变。为了满足对更高计算性能不断增长的需求，开启 CPU 性能的新时代已成为必然。Flow 打算通过其全新的PPU 架构引领 SuperCPU 革命，无论架构如何，都能将任何 CPU 的性能提高 100 倍，并具有完全的向后软件兼容性。”
CPU 的速度已经非常快，但即便响应时间已缩短至纳秒级别，由于基本限制（即一个任务必须在下一个任务开始前完成）导致指令执行过程中仍然存在大量的效率浪费。
Flow声称他们所做的就是消除了这一限制，将CPU从一条单车道的道路转变成多车道的高速公路。CPU仍旧受限于一次只能处理一个任务，但Flow所谓的并行处理单元（PPU）本质上是在芯片内部进行纳秒级别的流量管理，以比以往更快的速度将任务移入和移出处理器。
上图比较了采用FPGA增强的PPU芯片与未经修改的英特尔芯片在性能上的提升，增加PPU核心的数量会持续提升性能表现。
如何实现 100 倍的性能提升？以下是PPU如何解决CPU延迟、同步和虚拟级别并行性方面的挑战。
延迟隐藏当前的多核 CPU：内存访问，尤其是共享访问，对多核 CPU 来说是一大挑战。内存引用会降低执行速度，内核间通信网络会导致额外的延迟。传统的缓存层次结构会导致一致性和可扩展性问题。
FLOW PPU：通过在访问内存的同时执行其他线程，隐藏了内存引用的延迟。由于在网络前端没有设置缓存，因此不存在一致性问题。通过高带宽片上网络，提供了良好的可扩展性。
同步当前的多核 CPU：并行性的使用带来了额外的挑战。由于 CPU 处理器核心固有的异步性，只要存在线程间依赖关系，就需要同步线程。这些同步操作非常昂贵，通常需要 100 到 1000 个时钟周期。
FLOW PPU：由于线程在同一个步骤内彼此独立，因此每个步骤仅需要同步一次。同步与执行重叠（将成本降至 1/100）。
虚拟 ILP/LLP当前多核 CPU：对低级并行的处理欠佳。只有当指令独立时，多个指令才能在多个功能单元中执行。流水线风险会减慢指令执行速度。
FLOW PPU：功能单元以链的形式组织，其中的单元可以使用其前一个单元的结果作为操作数。在执行步骤中可以执行相关代码。消除了流水线风险。
更进一步的性能提升则来源于对软件的重构和重新编译，让PPU-CPU组合更好地协同工作。目前，该公司正在研发重新编译工具，以简化那些希望针对Flow芯片进行优化的软件制造商的工作。
能否成功？Flow 的成功之路上面临着一个首要挑战：与软件产品不同，Flow的技术需要在芯片设计层面就被纳入，这意味着它不能对现有的芯片进行“追溯”性的修改或集成，而第一款搭载PPU的芯片必然还需要相当一段时间才能面世。
Tirias Research的分析师 Kevin Krewell在了解了 Flow 的技术后表示，他更担心的是行业对这项技术的接受程度，而非其技术基础。
Krewell指出，AI 加速是目前最大的市场。尽管带有PPU加速的CPU能够带来全面的性能提升，但芯片制造商可能不愿过度扰乱现有的市场格局。此外，还有一个问题在于，这些公司是否愿意在一项大部分未经证实的技术上投入大量资源。
尽管Flow已经在基于FPGA的测试设置中证明了这项技术的有效性，但要将其商业化并真正推向市场，还需要跨越从原型验证到大规模生产的重要阶段。芯片制造商需要对其技术潜力和市场接受度做出判断，并愿意承担相应的研发和生产成本，这对于Flow来说，无疑是一大考验。
不过，鉴于PPU技术所带来的显著性能提升，以及近年来CPU性能提升的缓慢和渐进性，如果仅通过一次布局的改变就能在一代产品中实现性能翻倍，芯片制造商们可能会迫切地选择与Flow合作。
目前，Flow已获得了由Butterfly Ventures领投的400万欧元（约430万美元）的种子前轮融资，参与投资的还有FOV Ventures、Sarsia、Stephen Industries、Superhero Capital以及Business Finland等机构。
Flow 表示将在今年下半年提供有关 PPU 的更多技术细节。
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