當前，雙核處理器幾成手機流行配置，四核也已閃亮登場，嵌入式芯片正邁入“多核時代”。昨天從復旦大學傳出信息，該校專用集成電路與系統國家重點實驗室團隊成功研發24核“復芯”處理器，在功耗基本不變的基礎上，成倍提升運算速度。近日這一成果被具有“微電子領域奧林匹克”之稱的ISSCC(國際固態電路會議)正式錄用，將于明年在該平臺上向全球發布。

據了解，這一24核處理器技術，將主要應用于通信、多媒體等領域。參與研發的曾曉洋教授打比方，如果現在主流配置的手機打開一個比較大的視頻文件需要5秒，那么嵌入了24核芯片的手機上陣，只需要一眨眼的工夫。

研發團隊成員虞志益博士介紹，過去的處理器通常是單核的，如同一個郵局，每天接收成千上萬來自四面八方的包裹，但只有一名快遞員工，縱使這名員工技術再嫻熟，效率也是有限的。目前業界公認，單核頻率已幾乎增長到了極值，難再有所突破。于是，多核，也就是“多雇幾個快遞員”，成了處理器研發領域的新方向，但是“快遞員”一多，他們之間的分工成了新的問題，隨著處理器核數的增加，如何實現它們之間的交流、讓它們公平有序地完成任務，成為多核處理器研發中必須解決的問題。

一般而言，處理“如何分工”的核間通信技術，主要有共享存儲和消息傳遞兩種方案。前者核與核之間不發生直接聯系，所有信息傳遞通過總臺中轉；后者則可實現核間點對點交流。兩者各有優劣。自2009年起，復旦團隊開始進行第一版16核處理器的研究，在這個精心設計的“生產車間”里，16名“員工”被分成兩組，也被稱為兩個“簇”。每組8個“員工”，被命名為“PCore”，它們分別占據2個九宮格的外圍。九宮格的中心是一個名叫“MCore”的共享存儲器，它的功能相當于“員工”之間的“寄存總臺”。“員工”與“總臺”之間都有雙向的“傳送帶”相連接。

在第一版16核處理器創新設計的基礎上，2012年研發“復芯”24核處理器啟動，在處理核間通信問題上，研發團隊創新地提出將兩種核間通信方案有機融合，換句話說，提出全新信息流通架構，讓芯片運行時自動選擇更高效率的核間通信方式。例如，其中首次采用雙層“片上網絡”技術。虞志益解釋:“芯片上面有很多核，它們之間的通訊可以類比于互聯網上許多計算機之間的通訊，這就好像把計算機之間的信息互聯網通訊放到了芯片上。”通過這種將類似“互聯網”的網絡結構“建設”在芯片上，可以迅速組成芯片內多個“核”之間的高速信息交互通路，極大地提高核間通信的效率，從而提高這個多核處理器的工作效率。目前24核“復芯”的這一技術參數較國際同樣級別芯片高出30％。

當解決了核間通信問題，處理器上的核是否多多益善？24核、64核甚至100核是否會很快出現在普通消費者的手機中？答案是否定的。如“復芯”24核芯片等兩位數多核芯片，目前在全世界范圍內還基本只是實驗室和科研中的概念與樣品，要進入產業化階段，瓶頸主要有二:一是功耗，多核意味著對電能消耗更大，發熱更多，提高能源效率、解決冷卻問題是關鍵；二是與處理器配套的軟件問題，只有更好地分配任務，才能最大限度發揮多核帶來的硬件優勢。

目前，研發團隊期待能與業界有更廣泛和深層次合作，讓我國自主知識產權的多核處理器早日與產品攜手發展，參與全球競爭。曾曉洋說，“處理器領域需要自主創新的核心技術，我們研究的東西，如果僅僅停留在紙上，即便獲得再多認可，那也是失敗的。”

　 實習編輯：范文軒