HSA: Arsitektur Komputasi yang Sangat Efisien (Part1)

HSA (Heterogeneous System Architecture) Foundation adalah konsorsium non-profit yang terdiri dari vendor IP, OEM, akademia, vendor SoC, OSV, dan ISV yang akan mengubah kondisi/cara semua sistem arsitektur dalam mengkombinasi penggunaan CPU, GPU, DSP, dan akselerator. Tujuannya adalah untuk membuat pemrograman perangkat-perangkat yang beragam secara paralel menjadi jauh lebih mudah.
HSA Foundation melakukan ini dengan mencanangkan Royalti Free Specifications dan software open source: HSA runtime dan low level compilation tools berbasis teknologi open source seperti LLVM dan GCC.

Pada tanggal 26 Agustus, HSA Foundation mengumumkan perkembangan HSA pada ajang Hot Chips 2013. Dalam presentasi yang dibawakan oleh Phil Rogers (HSA Foundation President dan AMD Corporate Fellow), ditampilkan hasil uji HSA pada aplikasi nyata dan rancangan perkembangan ke depan dari HSA. Nah, untuk mempermudah pemahaman mengenai HSA, kami akan mencoba untuk menjelaskan secara sederhana.

Trend: Menjejalkan beragam komponen ke dalam “paket prosesor”

Saat ini prosesor pada sebuah perangkat, bukanlah sekadar prosesor biasa saja. Di dalam sebuah paket “prosesor” sekarang sudah dijejalkan beragam komponen akselerator tambahan. Sebagai contoh, kontroler memori dan GPU sekarang sudah menjadi komponen umum di dalam prosesor. Bukan terletak di luar prosesor lagi (bukan di board). Pada smartphone dan tablet kini sudah dikenal apa yang disebut SoC (System on Chip) di mana keseluruhan sistem ada dalam sebuah paket “prosesor”. Ke depannya, SoC ini akan makin banyak digunakan oleh para produsen, bahkan hingga untuk prosesor berperforma tinggi seperti pada PC dan laptop.

Contoh sebuah SoC (System on Chip) yang tergolong sederhana

Mari kita lihat, kira-kira ada komponen akselerator atau komponen yang bisa mengerjakan fungsi khusus di dalam SoC. Untuk tampilan, kini sudah ada GPU (atau dulu dikenal sebagai chip VGA card). Untuk audio, ada DSP (Digital Signal Processing) khusus. Untuk konversi video bisa saja disediakan sebuah unit khusus (contoh Intel Quicksync). Untuk pekerjaan sensor-sensor khusus bisa juga ditanamkan unit khusus (seperti pada Motorola MotoX). Ke depannya akan makin banyak komponen yang akan dijejalkan ke dalam SoC.

Terpadu tapi masih terpisah

Pada awalnya, semua komponen di atas dikembangkan secara terpisah dan otomatis cara mengaksesnya pun terpisah. Jadi software yang ingin memanfaatkan komponen-komponen tersebut harus berusaha mengakses melalui interface berbeda. Bagaimana sebuah software bisa mengkombinasikan perangkat tersebut secara efisien adalah urusan software itu sendiri. Masalah ini diperburuk dengan kondisi lalu-lintas perintah yang rumit dan masing-masing komponen pun mengakses memori sesuai kebutuhannya sendiri-sendiri tanpa mempedulikan komponen lainnya.
Mari kita ambil contoh sederhana seperti pada APU AMD. Meski sekarang GPU sudah bisa dimanfaatkan untuk pekerjaan selain gaming, seperti melalui OpenCL, pemanfaatannya sebenarnya masih tidak efisien. Karena softare masih mengakses CPU dan GPU seakan keduanya terpisah dan bukan satu kesatuan. Kedua komponen tersebut masih akan mengakses memori sesuai kebutuhan masing-masing tanpa mempedulikan efisiensi kerja komponen lainnya. Selain itu, pemanfaatan GPU untuk kebutuhan general pun cenderung masih rumit.

Cara tradisional dalam mengakses GPU untuk komputasi general cenderung masih cukup rumit

HSA: Lebih optimal

Masalah di atas adalah hal yang ingin dioptimalkan oleh HSA. Jadi, dengan teknologi yang dikembangkan HSA, semua komponen tersebut akan dapat diakses dari satu “titik” address yang sama. Metode aksesnya pun tidak rumit dan panjang. Hasilnya, perpaduan software dan hardware yang saling memahami kebutuhan satu dan yang lainnya dan dapat di-tune sesuai kebutuhan, misalkan untuk performa tinggi atau untuk hemat daya. Pada prakteknya, efisiensi dan optimalisasi ini menghasilkan performa yang lebih tinggi dengan konsumsi daya yang lebih rendah.

HSA menjanjikan efisiensi saat mengakses GPU dengan penyederhanaan proses aksesnya

HSA: Lebih terbuka = lebih murah

Satu hal yang menarik dari konsorsium ini adalah standar yang dirancang tidak mencanangkan adanya royalti. Jadi, bisa digunakan tanpa harus membayar ke satu pihak tertentu. Software dan tools yang dipakai juga digunakan yang berbasis open source, alias gratis juga. OpenCL adalah salah satu contohnya. Selain standar yang terbuka untuk mengakses GPU, OpenCL 2.0 yang baru saja diluncurkan, kini sudah kian optimal untuk bekerja sama dengan HSA. Seharusnya, dengan dasar ini, teknologi HSA bisa dikembangkan dengan mudah sekali. Akan banyak akademia dan bahkan mungkin “orang iseng” yang bisa mengembangkan software/perangkat yang kompatibel dengan sistem HSA dengan biaya minimum dan tanpa komplikasi hukum.

Berikutnya : Hasil pengujian HSA vs non-HSA

Source : JagadReview