第186章 潛行歲月 - 天樞協同中)
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啟明芯“蜂巢”秘密研發基地內,成功的喜悅如同投入平靜湖麵的石子,蕩漾開一圈圈激動人心的漣漪。
“北辰”os內核的初步引導成功,以及早期ui框架在模擬硬件上的流暢運行,極大地鼓舞了所有參與者的士氣。這證明了林軒選擇的技術路線是可行的,也證明了團隊強大的技術攻堅能力。
然而,短暫的慶祝之後,更艱巨、更細致的工作立刻接踵而至。原型平台的成功,僅僅是在“沙盤”上驗證了可行性。要將這個“沙盤”變成真正能夠上戰場的、性能卓越、穩定可靠的“鋼鐵洪流”,就需要“北辰”os軟件團隊與“天樞”soc硬件團隊之間,進行前所未有的、深入骨髓的協同作戰。
而實現這種協同的關鍵,正是啟明芯的“秘密武器”——“盤古”和“女媧”eda平台。
一個典型的協同場景,在接下來的幾周內反複上演:
場景:ui渲染瓶頸的快速定位與協同優化
這天下午,“北辰”os圖形與ui框架團隊的負責人阿傑一位從矽穀挖來的、曾在sgi工作過的圖形技術專家),找到了正在“蜂巢”進行技術指導的小張張明),臉上帶著一絲凝重。
“張總,”阿傑指著一台連接著fpga原型驗證平台的、顯示著“北辰”os早期界麵的高分辨率屏幕,“我們發現一個問題。當界麵上同時存在多個半透明窗口疊加、並且進行快速拖動或縮放操作時,偶爾會出現輕微的掉幀和卡頓現象。雖然比sy已經流暢太多了,但這離林總要求的‘絕對絲滑’還有差距。”
小張立刻重視起來,和阿傑一起來到測試平台前。他們運行了專門的ui性能測試腳本,並同時啟動了集成在“北辰 studio”ide中的硬件性能剖析ing)工具。
這個工具,正是李誌遠eda團隊的傑作。它能夠實時地、非侵入式地或以極低開銷)監控運行在fpga原型或硬件仿真器上的soc內部關鍵性能指標,並將數據可視化地呈現在ide界麵上。
隨著ui測試腳本運行,ide的性能剖析窗口中,各種曲線和數據開始跳動:cpu占用率、gpu渲染管線負載、顯存共享主內存)帶寬占用率、axi總線擁堵情況……
很快,問題暴露出來。
“你看這裏!”阿傑指著屏幕,“在進行多層半透明窗口合成apending)和高速拖動時,gpu的渲染管線負載其實並不高,‘靈猴’gpu的處理能力綽綽有餘。但是,內存帶寬占用率卻瞬間飆升,並且axi總線的讀延遲也明顯增大!”
小張立刻明白了:“瓶頸不在gpu運算本身,而在於gpu訪問內存讀取紋理數據、以及將渲染結果寫回顯存fraebuffer)的通路上!在高並發、大吞吐量的圖形操作下,內存帶寬成為了瓶頸,或者說,是內存控製器和總線仲裁機製不夠高效!”
如果是傳統的開發模式,發現這個問題後,軟件團隊能做的很有限,最多隻能在軟件層麵嚐試優化渲染算法,減少訪存次數。但效果往往不佳,而且治標不治本。他們隻能寄希望於硬件團隊在下一個芯片版本中改進內存子係統設計,但這至少需要等待幾個月甚至一年。
但在啟明芯,情況完全不同!
小張立刻通過內部集成的項目管理與協同平台基於eda平台二次開發),創建了一個高優先級的“性能優化請求”,詳細描述了問題現象、性能剖析數據、以及對硬件內存子係統提出的優化建議比如增大gpu專用cache、優化內存控製器調度算法、或者提高axi總線優先級等),並將這個請求直接指派給了負責“天樞”soc內存子係統設計的硬件工程師老王並非模擬專家老王,可能是另一位數字電路專家)。
幾分鍾後,遠在啟明芯深圳研發中心的硬件團隊的老王,就在他的工作站上收到了這個請求。
“內存帶寬瓶頸?gpu訪存延遲高?”老王看著軟件團隊提供的詳盡數據和波形截圖,立刻明白了問題的嚴重性。
他迅速調出“天樞”soc內存子係統的rt代碼和“盤古”提供的係統級性能仿真模型,開始進行分析和優化探索。
他首先嚐試在仿真模型中增大gpu 2 cache的容量,發現對性能提升有幫助,但帶來的麵積和功耗代價較大,不是最優方案。
然後,他重點分析了axi總線仲裁器的邏輯。利用“盤古”的性能調試工具,他發現在高並發圖形負載下,現有的基於固定優先級或簡單輪詢的仲裁算法,確實無法很好地保證gpu這種高帶寬需求aster的服務質量qos)。
“看來問題出在仲裁策略上!”老王眼中閃過一絲興奮。
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他立刻動手修改rt代碼,在axi總線仲裁器中實現了一種更先進的、基於服務等級qos)和實時帶寬需求的動態優先級調度算法。這種算法能夠智能地識別出gpu的高優先級訪存請求,並為其動態分配更高的總線帶寬和更低的訪問延遲。 仿真結果顯示,采用了新的動態仲裁算法後,在同樣的高並發圖形負載下,gpu的訪存延遲顯著降低,內存帶寬瓶頸得到極大緩解!
整個分析、修改、驗證的過程,隻花了他不到兩天的時間!
老王立刻將修改後的rt代碼和驗證報告,通過協同平台反饋給了“北辰”os團隊。
“蜂巢”基地內,小張和阿傑收到了更新通知,興奮不已。他們立刻將新的硬件描述可能是一個更新的fpga比特流文件,由eda工具自動生成)加載到原型驗證平台上,再次運行之前的ui壓力測試腳本。
奇跡發生了!
之前出現的掉幀和卡頓現象完全消失!即使進行最複雜的多層半透明窗口拖動和縮放,界麵依然如絲般順滑,響應速度快得驚人!ide性能剖析窗口中的內存帶寬占用曲線也變得更加平緩,總線延遲大幅降低!
“解決了!徹底解決了!”阿傑激動地喊道,“硬件那邊隻用了不到兩天時間,就幫我們解決了這個大瓶頸!這……這效率太恐怖了!”
小張也深有同感。他知道,如果沒有這套強大的自研eda平台和緊密的軟硬件協同流程,同樣的問題,在其他公司可能需要數周甚至數月才能定位和解決如果能解決的話)。而啟明芯,將這個周期縮短到了天!
這種基於eda平台的、前所未有的協同效率,正是林軒敢於提出三年計劃、敢於挑戰操作係統的最大底氣所在!它如同一個強大的“加速器”,讓“北辰”和“天樞”這兩個原本可能需要漫長時間才能磨合的“齒輪”,從一開始就能以前所未有的精度和速度緊密齧合、高效運轉!
“通知硬件那邊,這個修改非常好!”小張對阿傑說,“讓他們固化到主幹代碼裏!我們繼續測試其他模塊!”
類似這樣的軟硬件協同優化場景,在接下來的日子裏,成為了“蜂巢”基地和深圳硬件團隊之間的日常。軟件發現瓶頸,硬件快速響應優化,軟件再基於優化後的硬件進行適配和驗證……
“北辰”os和“天樞”soc,就像一對在共同進化中不斷變得更強的“雙子星”,在啟明芯自研eda平台的強力“粘合”與“催化”下,正以一種令外界難以想象的速度,朝著那個共同的、光輝的目標高速前進!
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