AI芯片時代拉開帷幕

John L. Hennessy前斯坦福大學校長亨尼斯

David A. Patterson加州大學伯克利分校退休教授帕特森

近日，美國計算機協(xié)會（ACM）宣布，前斯坦福大學校長亨尼斯John L. Hennessy和加州大學伯克利分校退休教授帕特森David A. Patterson獲得2017 ACM 圖靈獎，以表彰他們在計算機體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計和評估方面開創(chuàng)了一套系統(tǒng)的、量化的方法，并對微處理器行業(yè)產(chǎn)生了深遠的影響。

兩位體系結(jié)構(gòu)宗師獲獎 實至名歸

對于兩位獲獎?wù)撸珹CM給出的獲獎理由是，他們?yōu)樵O(shè)計更快、更低功耗以及精簡指令集（RISC）微處理器創(chuàng)建了一套系統(tǒng)的、量化的方法，他們的方法具有持久、可重復(fù)的原則，已經(jīng)被幾代體系結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)用于學術(shù)界和工業(yè)界的許多項目，有助于實現(xiàn)移動和物聯(lián)網(wǎng)革命。與此同時，他們合著的教科書《計算機體系結(jié)構(gòu)：量化研究方法》，具有開創(chuàng)性，加快了過去25年整個行業(yè)的創(chuàng)新步伐。

RISC，全稱Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機。與復(fù)雜指令集計算機不同，精簡指令集計算機這種中央處理器設(shè)計模式只使用一組簡單、通用的指令，從而減少了晶體管使用量，降低了生產(chǎn)成本。帕特森于1982年建成并演示了第一臺RISC-1處理器。RISC-1原型擁有44,000個晶體管，性能超過了使用100,000個晶體管的傳統(tǒng)CISC設(shè)計。兩年之后，亨尼斯與MIPS計算機系統(tǒng)公司共同開啟了斯坦福大學團隊的工作，主要進行基于 RISC 架構(gòu)的二次研發(fā)等工作。

盡管當時許多計算機架構(gòu)的設(shè)計師對RISC持懷疑態(tài)度，但隨著RISC設(shè)計成本降低、研究深入，RISC也被廣泛接受。到20世紀90年代中期，RISC微處理器在整個行業(yè)占據(jù)了主導(dǎo)地位。ACM稱，今天，全世界每年生產(chǎn)的超過160億個微處理器中，有99%是RISC處理器，它們被用于幾乎所有智能手機、平板電腦和數(shù)以億計的嵌入式設(shè)備中，這些設(shè)備組成了物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。

《計算機體系結(jié)構(gòu)：量化研究方法》，這本書被奉為計算機領(lǐng)域里的“圣經(jīng)”，書中提出了科學的新方法論。亨尼斯和帕特森在書中鼓勵架構(gòu)設(shè)計師們仔細優(yōu)化自己設(shè)計的系統(tǒng)，以支持不同的內(nèi)存和計算成本。他們的研究也促使人們將研究方向從尋求單純的性能提升轉(zhuǎn)向設(shè)計架構(gòu)時考慮能耗、散熱，以及片外通信等問題。這本書的開創(chuàng)性在于，它是第一本提供體系結(jié)構(gòu)分析和科學框架的書籍，并且為工程師和設(shè)計人員提供了評估微處理器設(shè)計的方法和評估工具。

兩位共事谷歌 AI芯片時代已然到來

此次兩位體系結(jié)構(gòu)宗師獲獎最受關(guān)注的是，這對未來芯片、計算機硬件方面的發(fā)展會產(chǎn)生什么影響？

從芯片發(fā)展過程來看，RISC處理器曾有段時間被英特爾的芯片取代了，英特爾投入了大量的精力和心血來開發(fā)一種與之競爭的芯片。但隨著計算技術(shù)擴大到智能手機、平板電腦及其他小型設(shè)備，越來越多的廠家開始關(guān)注功耗和空間，更多的芯片選擇了RISC處理器。隨著芯片逼近物理極限，谷歌、Facebook和亞馬遜等互聯(lián)網(wǎng)巨頭正將任務(wù)推向眾多更簡單的處理器，帕特森曾表示說：“我預(yù)計RISC在將來會發(fā)揮重要作用。”

針對此次獲獎，有評論認為，在AI硬件架構(gòu)設(shè)計火熱的今天，將圖靈獎授予給兩位體系結(jié)構(gòu)宗師，這將勢必會推動AI芯片時代的到來。目前，亨尼斯和帕特森均供職于Google。今年2月1日，亨尼斯擔任Google母公司Alphabet董事會主席。帕特森同樣在Google負責處理器架構(gòu)研發(fā)工作，是TPU項目團隊成員。而TPU是Google開發(fā)的一款A(yù)I專用芯片，主要用于提高人工智能計算任務(wù)的執(zhí)行效率。TPU便是AlphaGo的AI專用芯片。兩位體系結(jié)構(gòu)宗師共事于谷歌，就預(yù)示著谷歌將要在處理器體系架構(gòu)上加大投入，AI芯片時代的大幕已然拉開。