Hongzheng ChenBlog

黄金时代！

Feb 13th, 2019 0 #arch

本文内容节选自2017年图灵奖得主John Hennesy (Stanford)和David Patterson (UCB)在体系结构顶会ISCA’18的lecture

A New Golden Age for Computer Architecture:
Domain-Specific Hardware/Software Co-Design,
Enhanced Security, Open Instruction Sets, and Agile Chip Development

历史

RISC vs CISC

这个放以后有时间再写。

现状

技术上的限制

  • 登纳德缩放定律(Dennard scaling)的失效：能耗成为主要约束
  • 摩尔定律(Moore’s Law)日渐式微：晶体管数量提升减缓

结构上的限制

  • 无法继续提升指令级并行，单机时代终结(2004)
  • Amdahl定律以及它的推论终结简单的多核时代

未来

机会在哪？

  • SW-centric
    • 现代的脚本语言都是被解释的、动态类型、重用性高
    • 便利于程序员但不利于执行
  • HW-centric
    • 领域特定结构
    • 仅仅做了几项工作，但是效果非常好
  • Combination!
    • 领域特定语言及结构

简单的Python乘法

  • 用C写可提升47x
  • 加并行循环366x
  • 加内存优化6727x
  • 加SIMD指令62806x

领域特定结构(DSA)

  • 通过裁剪结构仅适合领域特征来提升性能
    • 并非一种应用，而是整个领域的应用
    • 需要更多领域特定知识
  • 例子：
    • TPU、GPU、VR

为什么DSA能赢

  • 更多高效并行
  • 更好优化内存访问
  • 消减不必要精度
  • 领域特定编程语言
    • OpenGL, Tensorflow, P4
    • 如果DSL维持无关结构特性，那么编译器设计将会很复杂，如Tensorflow的XLA

开放的指令集

RISC-V

安全

可验证的(verifiable)

敏捷开发(Agile HW)

  • 云FPGA->所有人都能设计和定制化硬件：FireSim
  • 敏捷硬件开发->所有人都可以支付得起制造小芯片：Chisel

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