著AI、5G和云計算技術(shù)逐漸火爆全球，數(shù)據(jù)中心作為承載和支撐數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要載體，正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。今天我們先來了解作為數(shù)據(jù)中心未來計算的三大支柱（CPU、DPU和GPU）的演進歷程和三者之間的協(xié)作關(guān)系。

1. CPU

CPU的全稱是 Central Processing Unit（中央處理器），在三大支柱中是發(fā)展最早的，主要包括運算器（ALU, Arithmetic and Logic Unit）和控制單元（CU, Control Unit），寄存器（Register）、高速緩存器（Cache）和它們之間通訊的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線。CPU遵循的是馮諾依曼架構(gòu)，即存儲程序、順序執(zhí)行。

一條指令在CPU中執(zhí)行的過程是：讀取到指令后，通過指令總線送到控制器中進行譯碼，并發(fā)出相應(yīng)的操作控制信號。然后運算器按照操作指令對數(shù)據(jù)進行計算，并通過數(shù)據(jù)總線將得到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩存器。

因此，CPU需要大量的空間去放置存儲單元和控制邏輯，相比之下計算能力只占據(jù)了很小的一部分，所以CPU更擅長邏輯控制，而非大規(guī)模并行計算能力。

2.GPU

GPU（Graphics Processing Unit，圖形處理器）的誕生是為了解決CPU在大規(guī)模并行運算中受到的速度限制。正如圖像處理器名稱一樣，GPU更善于處理圖像領(lǐng)域的運算加速，最初是用在個人電腦、工作站、游戲機和一些移動設(shè)備上運行繪圖運算工作的微處理器。

那么為什么GPU特別擅長處理圖像數(shù)據(jù)呢？

這是因為在圖像上的每一個像素點都有被處理的需要，而且每個像素點處理的過程和方式都十分相似，因此可以并行計算，所以GPU在圖像處理方面的能力就非常強。但是GPU無法單獨工作，必須由CPU進行控制調(diào)用才能工作。也就是說CPU可單獨作用，處理復(fù)雜的邏輯運算和不同的數(shù)據(jù)類型，但當需要大量的處理類型統(tǒng)一的數(shù)據(jù)時，則可調(diào)用GPU進行并行計算。

3.DPU

DPU，全名Data Processing Units（數(shù)據(jù)處理單元），DPU主要承擔(dān)起安全、網(wǎng)絡(luò)、存儲和AI等業(yè)務(wù)的加速處理，旨在降低CPU的利用率，滿足網(wǎng)絡(luò)專用計算需求，尤其適用于服務(wù)器量多、對數(shù)據(jù)傳輸速率要求嚴苛的場景。

回顧數(shù)據(jù)中心架構(gòu)發(fā)展歷程，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)是以CPU為中心的架構(gòu)，這代表著數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)的運行能夠消耗20%-30%的CPU核，這在數(shù)據(jù)中心龐大的數(shù)據(jù)處理任務(wù)中是一個非常嚴重的絆腳石存在。而DPU為中心的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)是指以數(shù)據(jù)為中心的市場發(fā)展和應(yīng)用需求，也可以說新的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)是指數(shù)據(jù)在哪計算就在哪。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)相比，以數(shù)據(jù)為中心的新架構(gòu)在解決網(wǎng)絡(luò)傳輸中的瓶頸問題或者丟包問題時，典型通信延時可以從30-40微秒降低到3-4微秒，有10倍的性能提升。

特別是去年4月，英偉達宣布完成對以色列網(wǎng)絡(luò)芯片商Mellanox高達69億美元的收購交易，將DPU芯片推至半導(dǎo)體領(lǐng)域的焦點。而今年的四月，英偉達首席執(zhí)行官黃仁勛在 GTC 21 上又宣布英偉達數(shù)據(jù)中心芯片戰(zhàn)略升級為 GPU+CPU+DPU。與此同時，英特爾、中科奴數(shù)、Marvell等國內(nèi)外芯片廠家也都陸續(xù)推出自己的DPU產(chǎn)品。

一時間，DPU產(chǎn)品的研發(fā)成為全球半導(dǎo)體領(lǐng)域炙手可熱的焦點。

現(xiàn)如今數(shù)據(jù)中心倡導(dǎo)以資源池的形式來做，各類資源分別管理、擴容，而DPU宛如一個連接樞紐，可以起到中心調(diào)度管理的作用，一端連接各種CPU、GPU、SSD、FPGA加速卡等本地資源，一端連接交換機/路由器等網(wǎng)絡(luò)資源。當然，DPU 的出現(xiàn)并非要替代 CPU 和 GPU，而是更好地滿足數(shù)據(jù)中心市場的需求。三者協(xié)作，才是未來數(shù)據(jù)中心計算領(lǐng)域的前沿發(fā)展趨勢。

光潤通科技作為全球網(wǎng)卡領(lǐng)域產(chǎn)銷規(guī)模領(lǐng)先的高新技術(shù)企業(yè)，在網(wǎng)卡應(yīng)用領(lǐng)域市場上占據(jù)著非常重要的影響地位。15年來，光潤通科技堅持以市場需求為根本，以未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，不斷引領(lǐng)網(wǎng)卡行業(yè)的發(fā)展趨勢。未來，光潤通科技也將在基于GPU、DPU等芯片基礎(chǔ)上，研發(fā)出更適應(yīng)未來數(shù)據(jù)中心計算應(yīng)用領(lǐng)域的服務(wù)器網(wǎng)卡。

蓄勢待發(fā)，砥礪前行，光潤通科技，未來可期！