DPU（Data Processing Unit）是以數(shù)據(jù)為中心構(gòu)造的專用處理器，采用軟件定義技術(shù)路線支撐基礎設施層資源虛擬化，支持存儲、安全、服務質(zhì)量管理等基礎設施層服務。2020年NVIDIA公司發(fā)布的DPU產(chǎn)品戰(zhàn)略中將其定位為數(shù)據(jù)中心繼CPU和GPU之后的“第三顆主力芯片”，掀起了一波行業(yè)熱潮。DPU的出現(xiàn)是異構(gòu)計算的一個階段性標志。與GPU的發(fā)展類似，DPU是應用驅(qū)動的體系結(jié)構(gòu)設計的又一典型案例；但與GPU不同的是，DPU面向的應用更加底層。DPU要解決的核心問題是基礎設施的“降本增效”，即將“CPU處理效率低下、GPU處理不了”的負載卸載到專用DPU，提升整個計算系統(tǒng)的效率、降低整體系統(tǒng)的總體擁有成本（TCO）。DPU的出現(xiàn)也許是體系結(jié)構(gòu)朝著專用化路線發(fā)展的又一個里程碑。

關于DPU中“D”的解釋

DPU中的“D”有三種解釋：

1.Data Processing Unit，即數(shù)據(jù)處理器。這種解釋把“數(shù)據(jù)”放在核心位置，區(qū)別于信號處理器、基帶處理器等通信相關的處理器對應的“信號”，也區(qū)別于GPU對應的圖形圖像類數(shù)據(jù)，這里的“數(shù)據(jù)”主要指數(shù)字化以后的各種信息，特別是各種時序化、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，比如大型的結(jié)構(gòu)化表格，網(wǎng)絡流中的數(shù)據(jù)包，海量的文本等等。DPU就是處理這類數(shù)據(jù)的專用引擎。

2.Datacenter Processing Unit，即數(shù)據(jù)中心處理器。這種解釋把數(shù)據(jù)中心作為DPU的應用場景，特別是隨著WSC（Warehouse-scale Computer）的興起，不同規(guī)模的數(shù)據(jù)中心成為了IT核心基礎設施。目前來看，DPU確實在數(shù)據(jù)中心中使用前景非常廣闊。但是計算中心的三大部分：計算、網(wǎng)絡、存儲，計算部分是CPU占主導，GPU輔助；網(wǎng)絡部分是路由器和交換機，存儲部分是高密度磁盤構(gòu)成的的RAID系統(tǒng)和SSD為代表非易失性存儲系統(tǒng)。在計算和網(wǎng)絡中扮演數(shù)據(jù)處理的芯片都可以稱之為Datacenter Processing Unit，所以這種說法相對比較片面。

3.Data-centric Processing Unit，即以數(shù)據(jù)為中心的處理器。Data-centric，即數(shù)據(jù)為中心，是處理器設計的一種理念，相對于“Control-centric”即控制為中心。經(jīng)典的馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)就是典型的控制為中心的結(jié)構(gòu)，在馮諾依曼經(jīng)典計算模型中有控制器、計算器、存儲器、輸入和輸出，在指令系統(tǒng)中的表現(xiàn)是具有一系列非常復雜的條件跳轉(zhuǎn)和尋址指令。而數(shù)據(jù)為中心的理念與數(shù)據(jù)流（Data Flow）計算一脈相承，是一種實現(xiàn)高效計算的方法。同時，現(xiàn)在試圖打破訪存墻（Memory Wall）的各種近存（Near-memory）計算、存內(nèi)（In-memory）計算、存算一體等技術(shù)路線，也符合數(shù)據(jù)為中心的設計理念。

以上三種關于“D”的解釋，從不同角度反映DPU的特征，都有一定的可取之處，筆者認為可以作為不同的三個維度來理解DPU的內(nèi)涵。

來源：專用數(shù)據(jù)處理器（DPU）技術(shù)白皮書，中國科學院計算技術(shù)研究所，鄢貴海等

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