“黄金年代”之后，计算机体系结构将何去何从？

一、从分离到融合

DPU目前已经成为行业一个重要的处理器类型，DPU跟智能网卡最大的区别在于：智能网卡是单领域的加速卡，而DPU是多领域加速的集成平台。DPU的出现，说明了，计算机体系结构在从DSA的分离向融合转变：

第一阶段，CPU单一通用计算平台；

第二阶段，从合到分，CPU+GPU/DSA的异构计算平台；

第三阶段，从分到合的起点，以DPU为中心的异构计算平台；

第四阶段，从分到合，众多异构整合重构的、更高效的超异构融合计算平台。

二、从单异构到超异构

不考虑物理上多芯片协同的情况下，我们只考虑计算架构。计算架构从串行到并行，从同构到异构，接下来会持续进化到超异构：

第一阶段，串行计算。单核CPU和ASIC等都属于串行计算。

第二阶段，同构并行计算。CPU多核并行属于同构并行计算。

第三阶段，异构并行计算。CPU+GPU、CPU+DSA以及SOC等属于异构并行计算。

未来，将走向第四阶段，超异构并行阶段。把众多的CPU+GPU+DSAs“有机”整合起来，形成超异构。

三、从软硬件协同到软硬件融合

系统变得越来越庞大，系统可以分解成很多个子系统，子系统的规模已经达到传统单系统的规模。于是系统变成了宏系统，子系统变成了系统。

软硬件协同是研究单个系统软硬件如何划分、解耦以及再协同的，根据系统的特点，选择CPU、GPU、DSA等硬件处理器类型，如果是DSA等需要开发的硬件，则需要仔细考虑软硬件的工作划分和交互的接口。

软硬件融合是研究宏系统的软硬件“协同”的，每一个系统都是不同层次的软硬件协同，这些系统间还需要确定任务划分、数据交互和工作协同，从而在整个宏系统层次，呈现出：“软件中有硬件，硬件中有软件，软硬件深度地融合在一起”。

四、从开放到更开放

x86架构主要在PC和数据中心领域；ARM架构主要在移动领域，目前也在向PC和服务器领域拓展；加州大学伯克利分校开发了RISC-V，RISC-V已成为行业标准的开放ISA。理想情况，如果形成RISC-V的开放生态，没有了跨平台的损耗和风险，大家可以把精力专注于CPU微架构及上层软件的创新。

RISC-V的优势体现在：

免费。指令集架构免费获取，不需要授权，没有商业上掣肘。

开放性。任何厂家都可以设计自己的RISC-v CPU，共建一套开放的生态，共荣共生。

标准化。最关键的价值。RISC-v的开放性，使得其生态会更加强大；RISC-v如果变成主流架构，就没有了跨平台成本。

简洁高效。没有历史包袱，ISA更高效。

如果说CPU选择开放的RISC-v是“选择”（因为还有x86和ARM可以选）的话，那么在未来的超异构计算时代，开放则是“不得不选的唯一选项”。

当一个平台需要支持的处理器类型和架构越来越多，势必意味着在其上运行程序越来越困难，处理器资源利用越来越低，构建生态的难度越来越高。这样，我们就需要：

一方面，需要从硬件定义软件，逐步转向软件定义硬件。并且，软件需要原生支持硬件加速。

另外，一定需要构建高效的、标准的、开放的生态体系（尽可能减少各种类型架构的数量，让架构的数量逐渐收敛）。

最后，还需要开放的、不同类型架构处理器（引擎）的，以及跨同类型处理器的不同架构的应用开发框架。