軟件優(yōu)化可將CPU性能提升28倍 Intel詳解OneAPI戰(zhàn)略

在日前的SC 19大會上，Intel發(fā)布了全新的Xe架構GPU及多款10nm產品，這是Intel應對未來HPC高性能計算的關鍵。與此同時，Intel還正式宣布了OneAPI統(tǒng)一編程模型，它可能不被DIY玩家熟悉，但這很有可能會改變未來十年各種XPU芯片的發(fā)展。

有很多人不知道，Intel不僅是全球最大的CPU芯片公司，其軟件開發(fā)能力也非常強大，軟件工程師就有超過1.5萬人，還是Linux Kernel的最大貢獻者，每年修改的代碼超過50萬行，為100多個操作系統(tǒng)做優(yōu)化。

在CPU及其他芯片開發(fā)上，Intel會越來越重視軟件優(yōu)化的能力，提出六大技術支柱的高級副總Raja Koduri之前表態(tài)稱“全新的硬件架構每一個數(shù)量級的性能提升，軟件就能帶來兩個數(shù)量級的性能提升?！?/p>

根據(jù)Raja Koudri所說，Intel通過軟件優(yōu)化，可以給Java帶來6倍的性能提升，給持久性內存帶來8倍的性能升級，在AI領域帶來28倍的性能提升，并且，這是在相同的硬件上通過軟件實現(xiàn)的提升。

在未來的芯片發(fā)展中，軟件優(yōu)化的作用已經無需多言，所以OneAPI戰(zhàn)略對Intel來說也非常重要，因為它統(tǒng)一了各個平臺的編程規(guī)范，簡化了開發(fā)難度，有利于營造更好的開發(fā)生態(tài)。

基于此，Intel知IN官微發(fā)布了一篇名為《英特爾oneAPI：定義未來十年應用程序開發(fā)的統(tǒng)一、簡化的編程模型》的長文，詳細介紹了OneAPI的作用及內容，想要了解的玩家可以看看。

以下是全文詳細內容：

oneAPI是什么？

oneAPI是一個統(tǒng)一的、簡化的編程模型，旨在簡化跨多架構的開發(fā)過程（如CPU、GPU、FPGA、加速器）。oneAPI包含兩個組成部分：一項產業(yè)計劃和一款英特爾?beta產品，都是全新探索的第一步。

oneAPI計劃的跨架構開發(fā)模型基于行業(yè)標準和開放規(guī)范，支持廣泛的行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)采納該技術來推動應用開發(fā)領域的新演進。

英特爾?oneAPI beta產品是英特爾基于oneAPI的實現(xiàn)，它包括了oneAPI標準組件如直接編程工具（Data Parallel C++）、含有一系列性能庫的基于API的編程工具，以及先進的分析、調試工具等組件。開發(fā)人員從現(xiàn)在開始就可以在英特爾DevCloud for oneAPI上對基于多種英特爾架構（包括英特爾至強?可擴展處理器、帶集成顯卡的英特爾酷睿?處理器、英特爾FPGA如英特爾Arria?、Stratix?等）的代碼和應用進行測試。這一進展源自于英特爾數(shù)百萬小時軟件工程開發(fā)的努力，旨在為全球開發(fā)人員提供一座從現(xiàn)有代碼和技能過渡到即將來臨的xPU時代的橋梁。

oneAPI為何重要？

oneAPI是英特爾“軟件先行”戰(zhàn)略的重要體現(xiàn)，英特爾相信這一戰(zhàn)略將定義和引領一個人工智能日益融合、異構及多架構的編程時代。

跨架構（CPU、GPU、FPGA及其他加速器）開發(fā)能力對于處理數(shù)據(jù)密集型工作負載極為重要，因為這種工作負載需要多種架構，這也將成為未來的常態(tài)。在今天，每一個硬件平臺往往需要開發(fā)者維護獨立的代碼庫，這些代碼庫需要使用不同的語言、庫和軟件工具進行編程。這是一項極其復雜和耗費時間的工作，會大大降低開發(fā)速度、抑制創(chuàng)新。

為了解決這一難題，oneAPI提供一個通用、開放的編程體驗，讓開發(fā)者可以自由選擇架構，無需在性能上作出妥協(xié)，也大大降低了使用不同的代碼庫、編程語言、編程工具和工作流程所帶來的復雜性。相對于今天的基于單個廠商的封閉式編程環(huán)境，oneAPI為開發(fā)者提供了極富競爭力、也更先進的可替代選擇，幫助他們在保留現(xiàn)有軟件投資的基礎上，搭建一座無縫連接的橋梁，從而為未來的多架構世界創(chuàng)造更多豐富的應用程序。

為什么英特爾能夠應對這項挑戰(zhàn)？

英特爾已經深入開發(fā)者生態(tài)領域超過20年。英特爾擁有15000多名軟件工程師和10000項與客戶緊密合作的軟件部署，是Linux kernel最大的貢獻者，每年修改的代碼超過50萬行，為100多個操作系統(tǒng)進行過優(yōu)化，并且擁有超過兩千萬活躍開發(fā)者的生態(tài)，而這些只是英特爾龐大的軟件實力的一部分。

英特爾跨基礎架構、網絡、操作系統(tǒng)的開發(fā)經驗，開發(fā)工具和SDK以及其所參與并影響的標準制定組織的數(shù)量在業(yè)界是無與倫比的。憑借深耕行業(yè)多年的積累和英特爾軟件工程團隊數(shù)百萬個小時的努力，英特爾正通過創(chuàng)建一個統(tǒng)一的編程模型，推動開發(fā)普及化，簡化困難，為開發(fā)者創(chuàng)造一個更具移植性、更高效且性能更高的編程環(huán)境，來幫助開發(fā)者應對未來的挑戰(zhàn)。

為什么需要一個開放式規(guī)范？

數(shù)十年以來，英特爾與包括ISO C++/Fortran Groups、OpenMP* ARB、MPI Forum、The Khronos Group在內的多個標準制定組織以及行業(yè)/學術組織攜手，希望通過開放協(xié)作的方式尋求一種可實現(xiàn)互操作性與互換性的產品規(guī)范，而oneAPI項目就是這一行動的延續(xù)。oneAPI將實現(xiàn)與現(xiàn)有行業(yè)標準的互操作性。

最新oneAPI規(guī)范可在oneAPI計劃官網oneapi.com查閱

oneAPI開放式規(guī)范包括哪些內容？

這一開放式規(guī)范包括一種跨架構的編程語言Data Parallel C++（DPC++）、一套用于API編程的函數(shù)庫以及底層硬件接口（oneAPI Level Zero）。有了這些組件，英特爾和其它企業(yè)就能創(chuàng)建他們自己的oneAPI實現(xiàn)來支持他們自己的產品，或基于oneAPI進行新產品開發(fā)。

Data Parallel C++是什么？

DPC++是基于大眾熟悉的C和C++語言，專門為oneAPI設計的主要編程語言。它融合了來自Kronos Group的SYCL*，從而可以支持跨CPU和加速器上的數(shù)據(jù)并行和異構編程，目的是為了簡化編程以及提高代碼在不同硬件上的可重用性，同時能根據(jù)特定的加速器進行調優(yōu)。

DPC++語言增強將會通過一個開發(fā)者社區(qū)項目來進行擴展，以簡化數(shù)據(jù)并行編程。該項目向公眾開放，并將通過開發(fā)者們的共同努力不斷發(fā)展。

oneAPI規(guī)范內容將會開源嗎？

很多庫和組件已經開源或即將開源。

請訪問oneapi.com查看詳細開源項

哪些公司將支持或參與oneAPI計劃？

截至11月17日，支持oneAPI概念的業(yè)內領先企業(yè)和研究機構已經超過30家，包括高性能計算領域的領導者、人工智能領域的創(chuàng)新者、硬件廠商/OEM、獨立軟件開發(fā)商、云服務商、高校等等。其中很多也積極參與了oneAPI beta版工具包的測試并提供反饋意見。

這項計劃剛剛啟動，英特爾預期未來幾年將會有更多參與方加入該計劃。企業(yè)在創(chuàng)建自己的oneAPI實現(xiàn)并完成自我認證后即可以使用全新oneAPI計劃品牌和標識。

不同的oneAPI Beta版工具包都包含了什么？

英特爾 oneAPI 基礎工具包（Beta版）包含了一系列核心工具和庫，為構建和部署跨架構的高性能以數(shù)據(jù)為中心的應用而開發(fā)。它具體包含了oneAPI開放式規(guī)范技術（DPC++語言、特定領域的庫）和英特爾? Python*分發(fā)包來提供跨相關架構的即時加速，以及能增強分析、協(xié)助設計和調試等組件。

除英特爾oneAPI基礎工具包外，英特爾還提供其他針對高性能計算、人工智能等專門工作負載的工具包，包括：

英特爾oneAPI高性能計算工具包（Beta版）：幫助快速交付可擴展的C++、Fortran和OpenMP應用程序

英特爾oneAPI深度學習框架開發(fā)者工具包（Beta版）：用于建立深度學習框架或對現(xiàn)有深度學習框架實現(xiàn)定制化

英特爾oneAPI渲染工具包（Beta版）：用于開發(fā)高性能、高精度的可視化應用程序（包括科學可視化）

英特爾AI分析工具包（Beta版）：由oneAPI提供技術支持，適用于人工智能開發(fā)者和數(shù)據(jù)科學家，以更好地利用機器學習和深度學習模型來構建應用。

此外還有兩種oneAPI補充工具包：為系統(tǒng)工程師設計的英特爾系統(tǒng)Bring-Up 工具包以及面向深度學習推理和計算機視覺的生產場景的英特爾發(fā)行版 OpenVINO? 工具開發(fā)包。

更多詳情請訪問：software.intel.com/oneapi

oneAPI支持哪些處理器和加速器？

oneAPI規(guī)范是為支持來自多個廠商的各種CPU和加速器而設計的。oneAPI Beta版目前支持英特爾CPU（英特爾至強?、酷睿?、凌動）、英特爾Arria FPGA以及作為未來獨立數(shù)據(jù)中心GPU代理開發(fā)平臺的第九代/英特爾核芯顯卡。oneAPI日后將支持更多英特爾加速器架構。

其它廠商的硬件與oneAPI兼容嗎？

oneAPI規(guī)范的DPC++語言和庫等都向公眾開放使用，我們也鼓勵其它硬件廠商使用。其它硬件廠商可以創(chuàng)建自己的oneAPI實現(xiàn)并基于此對特定硬件進行優(yōu)化。

開發(fā)者可以通過哪些途徑獲取更多信息？

關于oneAPI計劃的更多信息可通過訪問oneAPI.com獲取。開發(fā)者可在英特爾開發(fā)人員專區(qū)（網址：software.intel.com/oneapi）下載英特爾 oneAPI 測試版工具包供本地使用，也可以通過英特爾 DevCloud for oneAPI平臺快速入門獲得對于oneAPI工具包的訪問，并使用它對多個以數(shù)據(jù)為中心的架構下的代碼和工作負載進行測試。該方式無需安裝和設置并節(jié)省時間，且在無需負擔開發(fā)平臺成本的情況下靈活嘗試不同的硬件。​​​​