PG电子(中国)官方网站摩尔定律失效后怎么办 计算机体系结构将有大变数目约每两年会翻一倍，其性能也会同比提升。经过后来多年数据论证，这个时间周期实际在18个月上下。

　　几十年来，随着半导体芯片制程工艺发展，晶体管尺寸在不断逼近物理极限，摩尔定律也在被质疑和自我证明间徘徊。对于此，2017年图灵奖得主、加州伯克利大学计算机科学教授、谷歌杰出工程师David Paton表示：“现在，摩尔定律真的结束了，计算机体系结构将迎来下一个黄金时代。”

　　作为计算机体系结构宗师，David Patterson曾带领伯克利团队起草了精简数据集RISC-1，奠定RISC架构基础，该架构后来被当时的巨头太阳微电子（Sun Microsystem，后来被甲骨文收购）选中用来制作Sparc处理器。他与斯坦福大学前校长、Google母公司Alphabet现董事长John Hennessey合作的《计算机体系结构：量化研究方法》开创性地提供了体系结构的分析和科学框架，至今都是该领域的经典教材。2016年从伯克利退休后加入Google Brain团队，为两代TPU研发做出卓越贡献。

　　2018年3月，David Patterson与John Hennessey共同获得2017年度ACM图灵奖，以表彰他们在计算机体系结构的设计和评估方面开创了一套系统的、量化的方法，并对微处理器行业产生了深远的影响。

　　亲历计算机体系结构发展50年，这个领域都发生了哪些变化？后摩尔定律时代会有哪些机遇和挑战？AI芯片创业热潮下，芯片架构会朝哪个方向走？

　　20世纪60年代，IBM有四个不兼容的计算机系列和四个不同的指令集，这意味着有四种完全不同的计算机语言和软件栈。面对这一问题，IBM想到“直接用单个指令集统一一切”，因此基于Maurice Wilkes提到的“设计处理器单元”这一概念推出了IMB 360。

　　IBM这一举措引领了微处理器的发展，人们发现原来不需要那么多芯片，只用一个就够了。在这种情况下，Intel为了占得市场空间，启动了新项目，推出了Intel 8086微处理器，在当时获得了超过1亿美金销售额，被认为是“芯片的未来”。

　　下一个阶段则是将指令集由繁至简，也就是从CISC（复杂指令集 Complex Instruction Set Computing）到RISC （精简指令集 Reduced Instruction Set Computing）。在20世纪80年代，诸如RISC、超量标处理器、多层缓存、预测技术、编译优化等体系结构创新频频推出，计算机性能在每年能够提升约60%，迎来了第一个黄金时代。

　　黄金时代并没有延续，自上世纪90年代到21世纪初，计算机体系结构创新开始放缓。与此同时，摩尔定律和登纳德缩放比例定律（Dennard Scaling 1974年Dennar发布预测，说晶体管尺寸变小则功耗会同比变小） 也在放缓和接近停滞。在Patterson教授看来，这带来了两个挑战：

　　安全性问题：之前一直以软件和系统来提升安全性而忽略对硬件安全性的把控，由于计算机体系结构的设计漏洞，Spectre和Meltdown这类病毒也有了可乘之机。

　　面对后摩尔时代困境，Patterson教授认为这到了计算机体系结构下一个黄金时代，在软硬件协同设计、计算机体系结构安全性，以及芯片设计开发流程等方面都存在着创新机会：

　　软硬件协同设计：对于神经网络、图计算等需要高性能计算的领域，可以用专用体系结构和语言来提升芯片速度和性能；

　　芯片开发流程： 用敏捷开发（Agile Development）的方式缩短芯片开发时间并降低成本，反复迭代以流片（tape-out）验证有价值的芯片设计方案。

　　说到开源体系结构设计，Patterson教授特别提到了RISC-V。这是一个基于RISC原则的开源指令集架构，于2010年由David Patterson和他的同事Krste Asanovic还有学生们共同创立。

　　该指令集以精简、高效、低能耗、模块化、可拓展、免费开放等为发展目标。2015年，RISC-V成立了基金会，发展至今，成员企业不乏Google、IBM、Oracle等巨头。Patterson告诉36氪，当前，RISC-V基金会中有约50%的成员企业来自中国，目前大概有200余家公司和团队在基于RISC-V架构进行芯片开发。

　　提及RISC-V的商业价值，Patterson教授表示：RISC-V最早的成功应用应该会在物联网上PG电子。该指令集的设计可以适用于现代计算设备，同时能耗也较低，无论是智能手机还是其他微小的嵌入式系统都可应用。作为开源指令集架构，未来3-5年，RISC-V会为更多芯片开发者使用，且会在各种设备中得到应用。接下来，芯片运算和采集收集到的数据将汇集为数据中心，这也为未来边缘计算方面的应用提供积累。

　　Patterson教授之前在多个场合中都提到：对新的计算机体系架构和语言来说，对算力要求极高的机器学习或许是最适合的应用场景。

　　然而，不管是在中国还是美国，诸多公司都在针对机器学习进行架构研发。硅谷大公司里有像谷歌的张量处理单元（TPU）、英伟达GPU等，国内的华为、地平线、寒武纪、深鉴也纷纷入局。据Patterson所知，在这个领域至少有45家硬件公司在进行角逐。

　　对于机器学习计算机架构的未来走向，Patterson教授认为应该交由市场去解答。在他看来，像Google这样的大公司是把TPU作为Google Cloud上的一项服务进行售卖，和触达核心技术的架构或者芯片是绝对不会外流的。在当下，机器学习对于新计算机体系架构需求越发旺盛，创业公司自己研发架构，并推出芯片是不错的创新机会。

　　2017年之前，图灵奖多授予在软件、系统层面有建树的教授和学者，然而这一次却颁给了硬件，这是否标志着未来技术发展趋势会“从软变硬”呢？Patterson教授表示：

　　未来一定是软硬协同开发并行的。从前，人们认为做软件很酷，少有人两者都涉猎，硬件创业公司也屈指可数。然而近年来无论是从业者还是投资人都会发现，无论是做机器学习还是之后深度学习、强化学习，只做软件或者硬件都是不够的。体系结构设计者不仅需要了解底层器件、芯片工艺等，更需要了解编译器和编程语言，软硬结合才是后摩尔时代适用的新方法。（36氪）

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　　（ISA），它意味着硬件和软件之间的基本桥梁。RISC通过定义一组简单的指令来实现汇编语言程序员和处理器之间的通信，这些指令组合在一起以执行各种复杂的指令。

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　　RISC-V是一个开源的指令集架构，它属于一个开放的、非营利性质的基金会，而基金会将谨慎地发展和维护这个开源的指令集架构。

　　：集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。 这就预示着，最多每两年，集成电路的性能会翻一倍，同时价格也会降低一半。