如何提高AI芯片性能？看华为设计中的“快速通道”

集微网消息，有“AI奥斯卡”之称的2019上海世界人工智能大会（WAIC）最高荣誉SAIL奖（Super AI Leader）在今天颁出，华为推出的7nm人工智能手机芯片麒麟980与麒麟810斩获卓越奖（Superior）。

而今天带来的，则正是华为的一项和芯片有关的专利解密。众所周知，照外围组件快速互连总线标准或加速器的高速互联内存一致性总线标准的规定，由于某些原因(比如芯片老化，温度变化等)引起链路出现不能稳定运行的现象时，系统软件需要对链路进行修复。

其中，链路修复过程包括链路均衡(简称为“ 均衡”)。若系统软件触发的链路均衡过程花费的时间过长，可能会导致系统工作或运行超时等错误。因此，需要一种合适的方法来解决链路均衡过程花费的时间过长的问题。

在去年18年8月17日，华为申请了一项名为“快速均衡的方法、芯片和通信系统”的发明专利（申请号：201810942481.6），申请人为华为技术有限公司。

根据目前公开的相关专利，让我们一起来看看华为的这项快速均衡方法吧。

如上图为应用PCIe总线的处理器系统的结构示意图，PCIe是一种高速串行计算机扩展总线标准，是电脑总线标准PCI的一种，它沿用现有PCI总线的编程概念和通信标准。

可能有的朋友对于总线的概念不是很清楚，一个系统中会有很多的部件，例如cpu和其他的部件相连接传递各种信号以及信息的时候，就是通过总线来进行传递的。如果没有总线结构，那么我们的系统就无法正常工作。

上图的系统包括根组件（RC）、交换芯片和PCIe-to-PCI桥等结构。RC也被称为该系统的根控制器，通常被集成在中央处理器上，RC通常具有多个端口，通过该多个端口中的每一个端口，该RC可以和一个部件连通。

交换芯片（Switch）用于对RC进行链路扩展。一方面，交换芯片和RC之间通过PCIe总线实现连通；另一方面，交换芯片具有多个端口，通过一个端口，交换芯片可以和一个EP通过PCIe总线连通。因此，基于交换芯片，RC可以通过一个端口和多个端点实现连通。

PCIe-to-PCI桥的作用是桥接，用于实现PCIe总线和PCI总线的转换，从而能够兼容原来的支持PCI总线的端点。由于PCIe具有比PCL更加高速的串行点对点双通道高带宽传输速度，因此在不改变PCI结构的现有基础上，使用这种桥接模式，可以最小限度的减少成本以及得到更多的便利。

在了解完系统中PCL和PCLe的布局结构之后，我们再来看看快速均衡的方法是在这样的系统中是如何实现的。

如上图为快速均衡方法的流程图。该方法的执行主体可以为系统软件或系统的管理芯片，系统软件可以为基本输入输出系统。我们知道，BIOS是设备上电后加载的第一个软件，BIOS加载完成后会引导启动上层操作系统，在BIOS运行阶段，BIOS可以执行这种快速均衡的方法。

首先，存储第N-a次执行链路均衡时的得到的满足链路稳定性要求的第一均衡参数。比如当第一次变速完成且链路能够稳定运行时，系统软件可以读取满足链路稳定性要求的参数，然后将该参数存储起来。

其次，在确定需要进行第N次链路均衡的情况下，读取主芯片的初始快速均衡超时时间和从芯片的初始快速均衡超时时间。

最后，根据主芯片的初始快速均衡超时时间和从芯片的初始快速均衡超时时间，配置第一快速均衡超时时间并且调用第一均衡参数，以使主芯片和从芯片根据该第一均衡参数和第一快速均衡超时时间执行第N次链路均衡。

以上就是芯片的快速均衡方法，随着集成电路发展的规模越来越大，如何实现快速均衡成为了摆在人们面前的难题，这篇专利中的方法则刚好解决了这样的问题。华为在通信硬件上的取得的出色成绩离不开这些一点一滴的改进方案细节，也正是如此，也才能在贸易战中站稳脚步，而这样的方法对于行业的发展也有着极大的意义，对于提高芯片以及系统的性能有着至关重要的作用！（校对/小山）