Microsoft công bố bí mật làm nên sức mạnh Hololens: con chip tùy chỉnh 24 lõi DSP do TSMC chế tạo

Tại hội nghị Hot Chips ở Cupertino, California, lần đầu tiên kể từ khi ra mắt, Microsoft mới tiết lộ các chi tiết về chip xử lý đồ họa Hologram (Holographic Processing Unit) HPU trong thông số kỹ thuật của thiết bị thực tế ảo Hololens.

Con chip HPU bí mật này là một bộ đồng xử lý có thiết kế tùy chỉnh, và được TSMC gia công trên tiến trình 28nm. Nó có 24 nhân Tensilica DSP (bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số) được sắp xếp trên 12 cluster và có khoảng 65 triệu cổng logic, 8 MB SRAM cho bộ nhớ cache, và phía trên có chip 1 GB RAM DDR3 tiết kiệm năng lượng. Tất cả được gói gọn trong một con chip có kích thước 12 x 12 mm. Trong bảng thông số kỹ thuật, chúng ta biết được rằng nó có thể xử lý một nghìn tỷ phép tính trong một giây.

Sơ đồ chi tiết về con chip HPU trong Hololens.

Nó xử lý tất cả các cảm nhận với môi trường xung quanh và các dữ liệu vào ra cần thiết cho cặp mắt kính thực tế ảo. Nó hấp thụ dữ liệu từ các cảm biến và xử lý các cử chỉ chuyển động của người đeo. Do tất cả đều được làm trong phần cứng của Hololens nên nó xử lý nhanh hơn các dòng code tương đương khi chạy trên một CPU đa mục đích thông thường. Mỗi nhân DSP được tập trung thực hiện một tác vụ cụ thể nào đó.

Con chip này nằm ngay bên cạnh con chip System-on-Chip Intel Atom x86 Cherry Trail. Con chip SoC này của Intel cũng sở hữu 1GB RAM và chạy Windows 10 và các ứng dụng để tận dụng khả năng hiển thị nhập vai phù hợp với môi trường xung quanh.

Con chip HPU này chỉ tiêu tốn chưa đến 10W và đã bao gồm các cổng PCIe và các chuẩn giao tiếp khác nhau. Microsoft tận dụng các phần mở rộng của Tensilica để bổ sung thêm 10 câu lệnh tùy chỉnh cho các DSP nhằm tăng tốc độ cho các phép tính cụ thể của Hololens khi kiết xuất hình ảnh thực tế tăng cường trong thời gian thực. Nhìn chung, con chip này có khả năng tăng tốc các thuật toán nhanh hơn gấp 200 lần so với khi chạy trong các phần mềm thông thường.

Dữ liệu di chuyển qua lại với bộ xử lý Atom cũng được xử lý càng nhiều càng tốt, nghĩa là CPU x86 không cần phải xử lý quá nhiều tác vụ đối với thông tin lấy từ HPU.

Các slide và thông tin về HPU được tiết lộ bởi kỹ sư trong nhóm thiết bị của Microsoft, Nick Baker. Ông cũng là người cho biết Redmond đã từ chối sử dụng các CPU truyền thống hay các chip SoC CPU-GPU, thiết kế thường được ưa chuộng với bộ tăng tốc bằng phần cứng và các yếu tố được lập trình bên trong.

Trong một thời điểm, không một lõi DSP nào trong các thiết kế trên có thể đẩy công suất vượt quá mức 50%, vì vậy đã dẫn đến thiết kế hiện tại của sản phẩm. Cuối cùng, thiết kế của HPU cho phép các kỹ sư của Microsoft đảm bảo độ trễ và các chu kỳ làm việc trong quá trình xử lý.

Cũng theo ông Baker, con chip được mô phỏng rộng rãi trước khi chế tạo lần đầu, và các nguyên mẫu thực đầu tiên đã hoạt động ngay từ lần thử nghiệm đầu tiên.

Chiếc Hololens đã bắt đầu được giao đến những nhà phát triển vào tháng Ba, và năm sau những chiếc PC chạy Windows 10 có thể sử dụng nó để cung cấp môi trường desktop 3D.

Tham khảo Theregister