【產(chǎn)通社，3月30日訊】北京大學(xué)（Peking University）官網(wǎng)消息，領(lǐng)域定制體系架構(gòu)（Domain-specific Computer Architecture）是為特定重要領(lǐng)域?qū)ｉT設(shè)計(jì)優(yōu)化的計(jì)算、存儲(chǔ)、通信等架構(gòu)，通常需要結(jié)合上層軟件和底層硬件進(jìn)行軟硬協(xié)同設(shè)計(jì)，其重要意義體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：
1）隨著深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的興起，傳統(tǒng)通用處理器已經(jīng)無(wú)法滿足這類應(yīng)用對(duì)于性能、功耗、可靠性等方面不斷增長(zhǎng)的需求；
2）摩爾定律放緩、“存儲(chǔ)墻、功耗墻”“光罩限制”等問(wèn)題進(jìn)一步加劇了處理器性能增長(zhǎng)速度與需求之間的鴻溝；
3）后摩爾時(shí)代各種新型器件（如憶阻器等）的不斷涌現(xiàn)，為打破傳統(tǒng)處理器架構(gòu)提供了新的機(jī)遇。
因此，正如兩位圖靈獎(jiǎng)得主John L. Hennessy和David A. Patterson在他們的獲獎(jiǎng)報(bào)告中強(qiáng)調(diào)：“體系架構(gòu)新的黃金時(shí)代到來(lái)，領(lǐng)域定制軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)已經(jīng)成為解決上述問(wèn)題的重要途徑之一�！�

近日，北京大學(xué)集成電路學(xué)院長(zhǎng)聘副教授孫廣宇課題組在面向數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用（如深度學(xué)習(xí)、圖計(jì)算等）領(lǐng)域的定制DRAM近存計(jì)算架構(gòu)方向取得重要進(jìn)展。眾所周知，近年來(lái)火熱的近存/存內(nèi)計(jì)算架構(gòu)是突破傳統(tǒng)架構(gòu)“存儲(chǔ)墻”和“功耗墻”瓶頸的重要技術(shù)路線之一。然而，孫廣宇課題組發(fā)現(xiàn)，雖然基于雙列直插內(nèi)存模塊（DIMM）的DRAM近存架構(gòu)可以提供較大的容量和內(nèi)部帶寬來(lái)加速訪存密集型應(yīng)用，但是DIMM間較低的通信帶寬往往成為很多應(yīng)用的性能瓶頸。為了緩解這個(gè)問(wèn)題，他們針對(duì)性地設(shè)計(jì)了一種新型的互聯(lián)架構(gòu)DIMM-Link。DIMM-Link采用高速的外部互聯(lián)來(lái)直接連接DIMM模塊，從而支持更高的通信靈活性和通信帶寬。其設(shè)計(jì)充分考慮了DIMM-Link真實(shí)系統(tǒng)中進(jìn)行部署會(huì)面臨的各種物理限制，相應(yīng)定制了硬件架構(gòu)、互聯(lián)協(xié)議以及系統(tǒng)組織和路由策略等，并且提出了兩個(gè)配套軟件優(yōu)化策略，來(lái)進(jìn)一步提升性能。相對(duì)于基線近存架構(gòu)設(shè)計(jì)，采用DIMM-Link可以獲得1.77到2.42倍的性能提升。該工作以“DIMM-Link: Enabling Efficient Inter-DIMM Communication for Near-Memory Processing”為題，發(fā)表在第29屆國(guó)際高性能體系結(jié)構(gòu)大會(huì)（HPCA），并獲得本屆HPCA最佳論文獎(jiǎng)。HPCA與ISCA、MICRO和ASPLOS并稱“體系結(jié)構(gòu)四大會(huì)”，DIMM-Link是國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)首次在HPCA會(huì)議獲得最佳論文獎(jiǎng)的工作。

孫廣宇課題組長(zhǎng)期從事“領(lǐng)域定制體系架構(gòu)”方向的研究，已經(jīng)在“定制計(jì)算架構(gòu)”“定制存儲(chǔ)架構(gòu)”和“存算融合架構(gòu)”三個(gè)方向取得一系列創(chuàng)新性成果，并且在國(guó)際上獲得一定的影響力。孫廣宇在相關(guān)領(lǐng)域累計(jì)發(fā)表論文100余篇，其中包括體系結(jié)構(gòu)四大會(huì)論文17篇，并于2022年作為首位來(lái)自國(guó)內(nèi)大學(xué)的學(xué)者入選四大會(huì)之一HPCA的Hall of Fame（名人堂）。他共獲得四次最佳論文獎(jiǎng)，除本次HPCA最佳論文獎(jiǎng)之外，其關(guān)于領(lǐng)域定制加速器和基于新型存儲(chǔ)器的定制存儲(chǔ)架構(gòu)等成果，分別獲得IEEE TCAD期刊最佳論文獎(jiǎng)和ASP-DAC會(huì)議最佳論文獎(jiǎng)。值得一提的是，這兩次都是國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)首次在IEEE TCAD和ASP-DAC獲獎(jiǎng)。這一系列工作獲得谷歌學(xué)術(shù)引用8800余次、SCI他引2000余次，引用源有多名來(lái)自著名科研機(jī)構(gòu)和公司的頂尖學(xué)者，包括圖靈獎(jiǎng)得主、谷歌/英偉達(dá)/三星等頂尖公司技術(shù)負(fù)責(zé)人等。孫廣宇課題組提出的面向深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域定制計(jì)算架構(gòu)的“天花板模型”，單篇工作引用超過(guò)2100次，是FPGA會(huì)議28年以來(lái)官方統(tǒng)計(jì)引用量和下載閱讀量最高的論文。

孫廣宇課題組的系列研究成果已經(jīng)應(yīng)用到多款實(shí)際芯片的架構(gòu)設(shè)計(jì)，并且在國(guó)內(nèi)知名企業(yè)（如百度、阿里巴巴等）進(jìn)行應(yīng)用和驗(yàn)證。未來(lái)，該團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步面向國(guó)家新一代人工智能等領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略，繼續(xù)專注領(lǐng)域定制體系架構(gòu)的研究，聚焦突破相關(guān)領(lǐng)域的“卡脖子”問(wèn)題。查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)官方網(wǎng)站http://news.pku.edu.cn/jxky/08f56e9bee3f4158a584cd410ff171d4.htm。（張嘉汐，產(chǎn)通發(fā)布）    （完）