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处理器指令系统漫谈(15):2.0

已有 5521 次阅读 2019-9-3 15:10 |个人分类:观点评述|系统分类:科普集锦| 处理器, 指令

下周开课了,这个blog也写了一个多月了,中间有几天休息了,没想到洋洋洒洒、啰里啰嗦写了不少。

12个原则:兼容、微结构无关、代码密度、开放、可扩展、编码格式简单、软硬件协作、权衡、并行、高能效、安全、势力。凑了个吉祥数,一家之言,可能不准确。

回到开始的问题:笔者希望讨论的问题是“未来AI+IoT+5G的时代,未来体系结构新黄金时代,新时代是否需要全新的指令系统?RISC-V指令系统是否足够了?新时代的指令系统应该如何设计?”

这里要介绍另一个大佬Wisconsin的Mark Hill,今年2019年获得了IEEE的Eckert-Mauchly奖。他领导着一个委员会一直在致力研究这个问题。2012年叫21 Century Computer Architecture,2018年伊始出现幽灵和熔断之后,加入了安全的需求,形成了Computer Architecture 2.0的概念。去年2018的ISCA的一个keynote,来自Stanford教授给了一个Software 2.0 (主要讲Deep Machine Learning)的。合在一起,看来以后计算机领域就进入Computer Science and Technology 2.0算了。

2012年HPCA在中国深圳举办,Mark Hill教授给了keynote就叫21 Century Computer Architecture,十分的震撼,主要来源于2012年CCC这个委员会给出的报告。2016年这个报告又推出了Arch2030的报告,加入了机器学习和人工智能的需求。

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Mark Hill的报告给出了一个cross-cutting的概念,希望能将系统软件(编译、操作系统、虚拟机、运行时环境)通过一定的机制跨过指令系统体系结构的障碍(呵呵,都成障碍了)与微体系结构进行信息的沟通,解决语义鸿沟的问题。这个想法和之前Hint机制为代表的软硬件协作原则有一定的联系啊。

2018年ISCA的一个关于幽灵和熔断的Panel,Hill教授召集了一帮大佬(包括Ruby Lee)讨论了幽灵/熔断给计算机体系结构造成的危机和启发。Hill教授提出之前CA 1.0的Timing-independence、Power-independence和Security-independence的设定不合时宜,形成很多的侧信道攻击界面,容易受到微结构相关(推测执行和Cache)的侧信道攻击,防不胜防啊。指令系统体系结构应该有所突破,打破CA 1.0的瓶颈,形成CA 2.0。

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Mark Hill的这些思想和J. Hennessy、D. Patterson的4大领域遥相呼应,应该统一在一起。

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可能是受Mark Hill思路的启发,去年2018年ISCA大牛Onur Mutlu的学生写了一篇文章如下,大家自行补脑吧。

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我们是否还有机会看到一批崭新的指令系统体系结构呢?答案是肯定的,未来可期。



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