威盛x86 AI处理器架构、性能公布：媲美Intel 32核心

除了Intel、AMD，宝岛台湾的威盛也会造x86处理器的，不知道还有多少人知道？最近，威盛旗下已有24年历史的处理器研发部门CenTaur开发出了世界上第一个集成AI协处理器的x86处理器，并有了可工作的原型，今年9月份开始芯片测试。

新处理器采用台积电16nm工艺制造，内核面积不超过195平方毫米，内部采用环形总线设计，串联集成八个x86 CPU核心、16MB共享三级缓存、四通道DDR4-3200内存控制器、PCIe 3.0控制器(44条)、南桥和IO功能，是一颗完整的SoC。

最大亮点是AI协处理器“NCORE”，占用面积约34.4平方毫米(17.6％)，软件映射为PCI设备，支持DNN深度神经网络创建与训练的加速，号称可提供多达20TB/s的内存带宽、每秒20万亿次AI操作的性能。

主频可以工作在2.5GHz，而且竟然支持AVX-512指令集，这可是AMD Zen 2架构都没有的。

CHA处理器内核图

CHA处理器模块简图

近日，Centaur公布了这颗处理器的诸多架构细节，但有趣的是并非自行公布，而是来自美国加州处理器技术权威机构、 著名芯片杂志《Microprocessor Report》发行商Linley Group，后者仔细研究了Centaur的处理器架构设计文档，并采访了相关设计师，给出了这份报告。

《Microprocessor Report》杂志主编Linley Gwennap对这颗全新设计的x86处理器不吝溢美之词：“Centaur高调重返x86市场，带来了革新的处理器设计，整个八个高性能CPU核心、一个定制深度学习加速器(DLA)。这是业界第一个集成DLA的服务器处理器设计。新的加速器NCore的神经网络性能甚至比最强大的至强还要好，而且不需要昂贵的外部GPU计算卡辅助。”

Linley Group透露，Centaur的全新x86微架构叫做“CNS”，设计目标是IPC要高于传统PC处理器，每时钟周期可解码4条x86指令，并行执行10个微操，首颗处理器暂命名“CHA”，其中AI协处理器INT8整数的峰值性能高达20TOPS(20万亿次操作每秒)。

CNS微架构图

NCore AI协处理器架构图

Linley Group基于权威的MLPerf性能测试来衡量x86处理器的AI性能，结果发现Centaur CHA处理器的AI推理性能，相当于23个世界级的Intel x86核心，而且后者必须是支持512位的VNNI矢量神经网络指令才行。——事实上，Intel现在还没有真正的32核心产品。

Centaur AI协处理器的架构设计类似VNNI指令的SIMD(单指令多数据)理念，但是在16MB专用内存、20TB/s带宽的支持下，每个时钟周期可以处理32768个数据位，而且将推理处理交给专门的AI协处理器后，x86核心就可以放心执行其他通用任务。

Centaur还为开发者提供了新的算法，可充分利用Centaru AI协处理器无与伦比的超低推理延迟，并与x86 CPU核心密切配合。

在纽约州举办的ISC East大会上，Centaur还首次公开展示了CHA处理器，而且除了视频分析、实时物体检测和分类等传统AI应用之外，还唯一秀了一把语义分割(像素级图像分类)、人体姿态估计(简笔画)等前沿应用，让人大开眼界。

目前，Centaur正在改进优化新平台的硬件性能、软件效率，而新处理器预计明年下半年正式投产。

Linley Group的详细报告可以下载

不同CPU架构的对比

Centaur处理器测试中