Intel Labs Petersburg：SoCのOleg Semenov、プログラマブルアクセラレータ、新しいアルゴリズム

ハブラこんにちは！ 昨日、Intelのラボに触れましたが、非常に表面的です。 今日は、そのような研究所のリーダーの1人とのインタビューであり、そのすべてが「 Intel with 5 weeks 」プログラムの一部です。



Intel Labsは、11か国にオフィスを持つインテルの研究開発部門であり、会社の利益のためにさまざまな革新的な開発に取り組んでいます。 Intel Labsの詳細については、Intel Labsビジネス開発マネージャーのJerry Baptisteのインタビューをご覧ください。 2009年のIntel Labs Europeには、20の研究所に約900人の科学者がいます。





Intel Labsのオフィスだけでなく、他のIntelのビジネスグループに属するIntel Labs Europeのラボも表示するIntel Labs Europeのマップ。



ロシアにもIntel Labsがあり、同社のサンクトペテルブルクオフィスの一部であり、現在、オンチップシステム、プログラム可能なアクセラレーターの作成、モバイルプラットフォーム用の信号処理アルゴリズムに取り組んでいます。 研究室の成功したプロジェクトの1つは、モバイルデバイスやラップトップからテレビやプラズマパネルにビデオを転送するために使用できるワイヤレスビデオ伝送技術の開発でした。 この研究所は、多くの無線および有線規格（Wi-Fi、Wi-Max、UWB、WUSB、10ギガビットイーサネット）の開発と研究に参加し、さまざまな無線技術を1つのチップに統合するための効果的なプログラマブルアーキテクチャの研究の一環として、「コグニティブ」無線の問題に対処しました。



ニジニノヴゴロドに設立され、最終的にはサンクトペテルブルクに移転した研究所は、常にオレグセメノフが率いる。 その作業中に、研究所は65を超える特許を申請しており、発明の出願数は長い間200を超えています。



Olegは、Intel Labsのサンクトペテルブルクオフィスの活動について話し、約30人のチームの発展を示すことに同意しました。







あなた自身とあなたの仕事について教えてください？



私の主な関心分野は、DSP、デジタル信号処理です。 90年代の初めから、私は州電気通信大学にちなんで名付けられたデジタル信号処理の研究室を率いていました Bonch-Bruevich。ここでは、DSPに関連するさまざまなプロジェクトに取り組みました。音声処理、電話回線、無線チャネルなどを介した情報の効率的な送信などです。 2002年の終わりに、インテルはニジニノヴゴロドにテレコミュニケーション開発研究所を開設しました（当時、インテルはニジニノヴゴロドにのみR＆Dサイトを持っていました）。 私の同僚のウラジミール・イワノフと私はそれを率いるように招待されたので、2003年2月にこの研究所をゼロから作りました。





プロトタイプIntelワイヤレスディスプレイ。 モジュールと送信機アンテナが見えます。 バックグラウンド-モニターに接続された信号受信機。 プロトタイプの特徴的な機能は、わずかな遅延（わずか数ミリ秒-今年初めに発表されたWi-Di製品よりも大幅に短い）であり、ビデオの送信だけでなく、3Dシューティングゲームのプレイも可能です。



サンクトペテルブルクのIntel Labsのデモオフィスでは、DSP、デジタル信号処理が一般的なスレッドであることが注目されます。



はい、デジタル処理なしでは、ビデオ処理と3D処理の両方であるため、DSPが研究所内の多くのグループの中心にあることは驚くことではありません。 さらに、ピーターズバーグは、電気通信および信号処理の分野に多くの専門家がいることで有名であるため、研究所をピーターズバーグに移動することも非常に論理的でした。 また、サンクトペテルブルクのいくつかの大学との緊密な接触が原因であり、その大学の技術的および科学的専門知識はインテルの関心分野にありました。



サンクトペテルブルク研究所に関係する主な分野は何ですか？



それらの3つがあります：1）システムオンチップ設計ツール（SoC、システムオンチップ）の開発、2）プログラマブルアクセラレータアーキテクチャの開発、3）これらのアクセラレータの新しいアルゴリズムの開発。 各分野について詳しく説明します。



チップ上のトランジスタの数は途方もないペースで増加しており、そのようなシステムの開発コストは非常に増加しているため、システムオンチップ設計手法の開発の重要性は日々高まっています。



チップ上のシステムの設計およびシミュレーションツールを意味しますか？



はい、現在、これは全体的な方向です：そのようなシステムのためのモデリング、設計、プログラミングツール。 SoC（システムオンチップ）を構成するコンポーネントとブロックのプログラム可能性の程度は、従来の汎用CPU（汎用マイクロプロセッサー）および従来のDSPチップ（デジタル信号処理プロセッサー）とは異なる場合があります。 ユニバーサルCPUおよびDSPチップでは、プログラミングの程度は非常に広い可能性がありますが、エネルギー消費量が大きく、パフォーマンスが低く、結晶面積が大きいため、そのために費用を支払う必要があります。 結果として、ユニバーサルシリコンソリューションは、特定の問題を解決することを目的とした非プログラム可能な「鉄」ソリューションと比較して効率が低い場合があります（このような非プログラムソリューションはASIC、Application Specific Integrated Circiutと呼ばれます）。 ただし、ASICは他のアプリケーションには使用できません。 したがって、プログラミング機能が限られている（たとえば、特定のクラスのアプリケーションに焦点を合わせている）が、CPUまたはDSPよりも優れたパフォーマンスインジケーターを持ち、同じクラスのアプリケーションの問題を解決する中間ソリューションを構築するタスクは、今日の緊急の問題です機能-最新のモバイルプラットフォーム向け。 さまざまなクラスのアプリケーションに焦点を当てたプログラマブルアクセラレータの使用は、SoCソリューションに基づいたデバイスの効率を向上させる合理的な方法のようです。 明らかに、システムオンチップ開発手法は、特にモバイルプラットフォームと組み込みシステムの市場にとって非常に重要です。したがって、Intelはビジネスの発展のためにこれらの競争の激しい市場に真剣に注意を払っています。 しかし、この市場でリーダーになるためには、チップ上のシステムを開発するための効果的な方法を開発する必要があります。



すでに述べたように、プログラム可能なアクセラレータ、アクセラレータ、および設計とプログラミング用のツールの効率的なアーキテクチャも扱っています。 あなたが見たデモの1つは、プログラム可能ではあるが普遍的ではない効果的な加速器構造の構築に関するものです。





ビデオカメラはラップトップに接続され、専用のアクセラレータを使用してオブジェクト（たとえば、紙に描かれたロゴ）を認識します。 あまり印象的ではありませんが、モバイルプラットフォームの未来であるエネルギー効率の高い専用アクセラレータです。



画像認識デモ-一部のモバイルデバイスで開発して、パターン認識を実行したり、拡張現実アプリケーションを実行したりできますか？



もちろん。 実際、このプロジェクトはこれらの目的のために正確にセットアップされました。 そのようなアクセラレータの設計ツールを作成する必要があり、この目的のために、ワークロード駆動設計と呼ばれるアプローチが使用されます。 説明しましょう：将来のハードウェアで加速したいアプリケーションがあり、このアプリケーションを加速するチップ設計者は、この設計者がこのアプリケーションに基づいて将来のアクセラレータのアーキテクチャを設計するのを支援するツールを必要とします。 そのようなチップの設計が手動で行われる場合、多くの時間がかかり、このソリューションの有効性は特別な開発ツールを使用する場合よりも悪くなる可能性があります。



高レベル合成と呼ばれる方向があります。つまり、アプリケーションから目的の将来のチップの効果的なアーキテクチャを取得するために、アプリケーションから設計プロセス中にダウンする場合の高レベル合成です。 ただし、これを最も効果的な方法で実行できる特別なツールがあります。 これは、ボタンをクリックするだけでそのようなツールが機能するという意味ではありません。 もちろん、チップ開発プロセスへの設計者の積極的な関与が想定されていますが、そのような開発ツールの主な利点は、設計の初期段階で、実際のシリコンを焼くことなく、面積とエネルギー効率の観点から将来の結晶の品質を評価できることです巨大な生産損失を回避します。



繰り返しになりますが、開発の初期段階では、将来のチップを可能な限りテストできます。これは、実際のシリコンに持ち込まない方が良いエラーが常に存在し、より高いレベルで解決されることは秘密ではないからです。 いわゆるRTLレベル、レジスタ転送レベルがあります-これは、将来的にシリコンで焼き付けられるマイクロ回路を、HDL（ハードウェア記述言語-HDLの最も一般的な代表例）と呼ばれる多かれ少なかれ高レベルの言語の記述の形で提示するときですVerilogおよびVHDL）。 次に、RTLを実際のトランジスタ、ロジックレベルなどに下げます。 そこでは、抽象化のレベルははるかに低く、設計エラーを見つけることは困難です。 設計の初期段階で将来のクリスタルの検証プロセスを実行し、発生するエラーの最大数を削除できる場合、これによりチップのコストを大幅に削減し、デバイスが市場に投入されるまでの時間（市場投入までの時間）を短縮し、当然、先を行く激しい競争に直面して。





実験室の従業員が、2次元画像に基づいて信号深度マップを作成する技術を、ヨーロッパ、中東、アジアのIntelの事務局長であるChristian Moralesにデモンストレーションします。 特殊な眼鏡を必要とする3次元画像は、ステレオカメラを使用せずに撮影された完全に普通のBlurayムービーを処理する独創的なアルゴリズムを使用して取得されます。 この技術はまもなく市場に登場し、通常の方法で撮影された映画を非常に説得力のある3Dで見ることができます。



つまり、近い将来、同様のツールに基づいて特殊なソリューションを迅速かつ安価に設計できる小さなチームが存在することを期待できますか？



そうです。 そして、当社の開発は、SoC設計分野における企業の競争力を向上させることを目的としています。主に市場投入までの時間、つまり、SoC市場自体が非常に多様化され、動的であるため、これらのソリューションを市場に投入するのにかかる時間についてです

アクセラレータアーキテクチャとその開発ツールに取り組んでいますが、新しいアルゴリズムにも取り組んでいるのはごく自然なことです。 なんで？ 既に述べたように、アクセラレーター自体はワークロード駆動型である必要があります。つまり、主に実行されるタスクによって決定されるため、最新のアルゴリズムの動向を把握し、最新のアプリケーションで使用される計算手順を理解する必要があります。 アプリケーションの知識、それらの深い理解は、アクセラレータとこれらのアクセラレータを設計するためのツールの効果的なアーキテクチャを構築するために非常に重要です。



これらは、サンクトペテルブルクの研究室でかなり強く重なり合っているオイラー円に関係していることがわかりました。



そうだね。 以前に、クリスタルを作成したアルゴリズム主義者、プログラマー、およびハードウェアエンジニアに明確に分かれていた場合、タスクの3つの部分すべてを担当する人を見つけるのは困難でした。 現在、これらのトピックを、アプリケーションから踊り、原則として少なくとも設計の最初の段階ではハードウェアの専門家ではない可能性のあるユニバーサルチップデザイナーに収束させるプロセスがあります。 開発ツールは、ハードウェア設計の詳細について非常に知識がなくても、つまり、チップ設計の抽象化のレベルを大幅に高めることなく、チップ設計を実行できるようにする必要があります。 さらに、設計者が前述のRTLレベル、レジスタ転送レベル、市場に存在するさまざまな企業の標準ツール、たとえばデザインを実際のシリコンにもたらすSynopsysとCadenceに到達すると、使用できます。 しかし、今日の高レベル設計のプロセスは最も複雑です。 チップ設計者はそれに多くの時間を費やし、市場投入までの時間の観点から時間を稼ぐことが重要です。





サンクトペテルブルクのIntel Labsの施設の1つ。



大学や外部のチームと仕事をしていますか？



私たちはロシアの大学と積極的に協力しており、これを非常に重視しています。 私たちのプロジェクトの一環として、大学の従業員と科学者は、インテルを含む多数の特許を保護しています。 たとえば、航空宇宙機器大学のパートナーは、ラボレットの一種であり、ラボ内のラボです。 正式には、これらは私たちの従業員ではありませんが、それにもかかわらず、私たちはそれらを科学的手荷物の成長の重大な可能性と見なし、それらを使用してかなり複雑な問題を解決します。 私たちが大学に持っているリソースは、私たちが単に手に入れることのできないものの研究分野で私たちの能力を真剣に拡大します。 さらに、インテルはハイエンドプロジェクトのみに関心があるため、世界クラスの専門家がいる大学と協力するよう努めています。 幸い、ロシアの大学はこの可能性を保持しており、共通の基盤と共通の関心のあるポイントを見つけることができて素晴らしいです。 ロシアの大学との協力を引き続き拡大しています。

この投稿は、「 Intel with 5 weeks 」プログラムの一環として書かれたものです。5つの興味深いトピックを選択し、毎週、リーダーの1人とのインタビューを1回投稿します。 すべての登録ユーザーは、トピックのフレームワーク内で質問をすることができ、少し後で-会社の従業員から直接回答を受け取ります。 最も興味深い質問と賞品を奨励します;） ところで、先週、 MeeGoオペレーティングシステムに専念していたLabinskiyユーザーが 「勝者」になりました。これを祝福します。 そしてまだ-サイトで会社のブログに接続することを忘れないでください！

続きます！