John L. Hennessy前斯坦福大學(xué)校長(zhǎng)亨尼斯

David A. Patterson加州大學(xué)伯克利分校退休教授帕特森

近日，美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）宣布，前斯坦福大學(xué)校長(zhǎng)亨尼斯John L. Hennessy和加州大學(xué)伯克利分校退休教授帕特森David A. Patterson獲得2017 ACM 圖靈獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)谟?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和評(píng)估方面開(kāi)創(chuàng)了一套系統(tǒng)的、量化的方法，并對(duì)微處理器行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

兩位體系結(jié)構(gòu)宗師獲獎(jiǎng) 實(shí)至名歸

對(duì)于兩位獲獎(jiǎng)?wù)撸珹CM給出的獲獎(jiǎng)理由是，他們?yōu)樵O(shè)計(jì)更快、更低功耗以及精簡(jiǎn)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(jì)師應(yīng)用于學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的許多項(xiàng)目，有助于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)和物聯(lián)網(wǎng)革命。與此同時(shí)，他們合著的教科書(shū)《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：量化研究方法》，具有開(kāi)創(chuàng)性，加快了過(guò)去25年整個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新步伐。

RISC，全稱Reduced Instruction Set Computer，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)。與復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)不同，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)這種中央處理器設(shè)計(jì)模式只使用一組簡(jiǎn)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(tái)RISC-1處理器。RISC-1原型擁有44,000個(gè)晶體管，性能超過(guò)了使用100,000個(gè)晶體管的傳統(tǒng)CISC設(shè)計(jì)。兩年之后，亨尼斯與MIPS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)公司共同開(kāi)啟了斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)的工作，主要進(jìn)行基于 RISC 架構(gòu)的二次研發(fā)等工作。

盡管當(dāng)時(shí)許多計(jì)算機(jī)架構(gòu)的設(shè)計(jì)師對(duì)RISC持懷疑態(tài)度，但隨著RISC設(shè)計(jì)成本降低、研究深入，RISC也被廣泛接受。到20世紀(jì)90年代中期，RISC微處理器在整個(gè)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(guò)160億個(gè)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(jī)、平板電腦和數(shù)以億計(jì)的嵌入式設(shè)備中，這些設(shè)備組成了物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。

《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：量化研究方法》，這本書(shū)被奉為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里的“圣經(jīng)”，書(shū)中提出了科學(xué)的新方法論。亨尼斯和帕特森在書(shū)中鼓勵(lì)架構(gòu)設(shè)計(jì)師們仔細(xì)優(yōu)化自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，以支持不同的內(nèi)存和計(jì)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(jì)架構(gòu)時(shí)考慮能耗、散熱，以及片外通信等問(wèn)題。這本書(shū)的開(kāi)創(chuàng)性在于，它是第一本提供體系結(jié)構(gòu)分析和科學(xué)框架的書(shū)籍，并且為工程師和設(shè)計(jì)人員提供了評(píng)估微處理器設(shè)計(jì)的方法和評(píng)估工具。

兩位共事谷歌 AI芯片時(shí)代已然到來(lái)

此次兩位體系結(jié)構(gòu)宗師獲獎(jiǎng)最受關(guān)注的是，這對(duì)未來(lái)芯片、計(jì)算機(jī)硬件方面的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生什么影響？

從芯片發(fā)展過(guò)程來(lái)看，RISC處理器曾有段時(shí)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(lái)開(kāi)發(fā)一種與之競(jìng)爭(zhēng)的芯片。但隨著計(jì)算技術(shù)擴(kuò)大到智能手機(jī)、平板電腦及其他小型設(shè)備，越來(lái)越多的廠家開(kāi)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(jiǎn)單的處理器，帕特森曾表示說(shuō)：“我預(yù)計(jì)RISC在將來(lái)會(huì)發(fā)揮重要作用?！?/p>

針對(duì)此次獲獎(jiǎng)，有評(píng)論認(rèn)為，在AI硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)火熱的今天，將圖靈獎(jiǎng)授予給兩位體系結(jié)構(gòu)宗師，這將勢(shì)必會(huì)推動(dòng)AI芯片時(shí)代的到來(lái)。目前，亨尼斯和帕特森均供職于Google。今年2月1日，亨尼斯擔(dān)任Google母公司Alphabet董事會(huì)主席。帕特森同樣在Google負(fù)責(zé)處理器架構(gòu)研發(fā)工作，是TPU項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員。而TPU是Google開(kāi)發(fā)的一款A(yù)I專用芯片，主要用于提高人工智能計(jì)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(shí)代的大幕已然拉開(kāi)。