Skip to content

从“块执行”的共鸣到系统级异构拓扑的探讨 —— ZSSC 架构分享 #134

Description

@zhulin12345

LinxISA 团队,你们好:

我是“祝氏共享计算机 (ZSSC)”架构的作者之一。近期深入研读了 LinxISA 的官方规范,对贵团队在块执行 (Block-structured ISA) 领域的探索深感敬佩。在此,我想分享我们团队提出的 ZSSC 架构,探讨我们在下一代处理器设计上的共鸣,以及 ZSSC 在系统级拓扑上的一些差异化思考。

一、 我们的目标高度一致:以“块 (Block)”重塑并行计算

面对传统 CISC/RISC 在海量数据处理和 DSA(领域特定架构)崛起时的局限性,我们得出了相同的结论:必须打破 CPU 与 GPU/NPU 的物理与编程界限
LinxISA 将控制流、执行属性与数据并行关系在 ISA 层面进行统一封装,让软件清晰表达意图,让硬件优化调度与异常恢复。ZSSC 同样将“块 (Block)”作为核心执行单元,摒弃了传统标量指令逐条执行的低效,致力于在同一个架构下和谐统一简单操作、复杂运算与系统服务。

二、 视角的差异与 ZSSC 的系统级优势

如果说 LinxISA 是一套极其优雅、严谨的 ISA 规范与微架构合同,那么 ZSSC 则是一个跨越了 ISA 边界、将操作系统微内核彻底“硬件化”的系统级拓扑模型。相较于传统的架构演进,ZSSC 提供了以下独特的优势:

  1. 重塑 80/20 法则的“共享”哲学
    传统 RISC 选择砍掉 80% 的复杂指令;而 ZSSC 选择通过 “共享” 来分担硬件成本。我们将内核极度精简(只负责简单指令与发包),将复杂标量、向量以及海量块数据运算剥离至“共享运算区域”。这使得芯片能在同等晶体管数量下,实现系统整体吞吐量的最大化。
  2. OS 微内核的彻底硬件化 (Hard Server)
    ZSSC 彻底消灭了传统的“用户态/内核态”切换。我们将进程管理、IPC(同步/异步)、内存管理甚至数据库、ISP 等功能,直接做成片上 SOC 形态的 “硬服务器”。线程通过“服务指令”发送“服务帧”,以硬件级 RPC 的方式直达目标服务器,实现了真正的零拷贝 IPC 和硬件级线程同步。
  3. 对极端异构计算的“黑盒”包容性
    ZSSC 的“块数据处理模块”本质上是一个高度抽象的异构总线。只要符合数据 I/O 和控制接口规范,任何前沿计算范式都可以作为“复杂运算模块”无缝插拔——无论是传统的矩阵乘法、存算一体 (PIM/CIM) 阵列,还是未来与量子计算机通信的接口模块,都能原生融入这个通用处理器结构中。

三、 ZSSC 架构的重要特征简述

为了让您更直观地了解 ZSSC 的运行机制,我简要提炼了我们架构中的几个核心特征:

  • 特征 1:“同心圆吞噬”模型 (整体吞吐优先)
    从指令流转的角度看,ZSSC 架构 是一个“同心圆”结构。指令从四面八方进入外圆(精简内核),简单指令在外环被快速“吞噬”(执行);复杂/块指令则被封装进入内环(共享运算/服务模块)。我们不苛求单线程的极致速度,而是追求整个同心圆对指令流的“整体吞噬速度”。
  • 特征 2:标量与“无限块数据”的双轨制解耦抽象
    在 ZSSC 的块指令集中,“块数据 (Bn)”在逻辑上是一个容量无上限的抽象整体。内核的标量寄存器(Xn/Fn)仅负责提供指针和边界。当包含“相对位置编码”的数据流网表被丢进块处理模块后,硬件会自动根据物理“块寄存器”的实际尺寸,将逻辑上的无限数据进行拆分 (Tiling) 和流水线调度。这将编译器后端从痛苦的数据切分与边界处理中彻底解放出来。
  • 特征 3:基于“帧包 (Frame)”的片上网络路由
    内核不直接执行复杂逻辑,而是扮演“发包者”。运算帧、服务帧、信息帧构成了整个芯片(甚至多芯片 Chiplet 间)的通信血液。这种基于帧包的路由机制,天然支持原生 Chiplet 异构封装。
  • 特征 4:数据流驱动的块执行段
    b.startb.end 构成的块执行段,在底层被翻译为数据流计算机 (Dataflow Computer) 网表。依靠“数据到达即触发”的机制,消除了传统 PC 顺序执行的瓶颈。

四、 资料分享与线下交流邀请

百闻不如一见,文字与文档的交流终究有局限。为了让您和团队更直观、全面地了解 ZSSC 架构的完整推演过程与细节,我们已将论文《一种新型通用处理器架构》发表于预印本平台,并录制了相关的架构讲解视频。

📄 论文及相关资料获取:

作为架构的作者,我们非常期待能看到 ZSSC 在 “标量-块数据黑盒抽象”“硬件微内核” 上的构想,能为 LinxISA 未来降低编译器后端复杂度、以及向多芯片互联 (Chiplet) 和非冯架构扩展提供一些不同视角的灵感。

更重要的是,我非常渴望能有机会与 LinxISA 团队的核心成员进行一次线下的面对面交流。 无论是贵团队参与的线下学术沙龙、行业会议,还是贵团队所在的办公地,我都可以前往拜访。我非常期盼能当面与各位探讨“块级 ISA 的编译器映射”以及“极端异构插拔”的落地可能性。

Metadata

Metadata

Assignees

No one assigned

    Labels

    No labels
    No labels

    Type

    No type

    Projects

    No projects

    Milestone

    No milestone

    Relationships

    None yet

    Development

    No branches or pull requests

    Issue actions