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數(shù)據(jù)處理單元（Data Processor Unit；DPU）的主力廠商英偉達（NVIDIA）、英特爾(Intel)、AMD、博通（Broadcom）與Marvell等，大多都是通過并購的方式快速進入市場，現(xiàn)下支持P4語言的網(wǎng)絡通信芯片被視為重要的技術選項，此外，亞馬遜(Amazon)、微軟（Microsoft）與阿里巴巴等云端服務廠商亦自行研發(fā)DPU。

DPU風起

DPU 最直接的作用是作為CPU 的卸載引擎，接管網(wǎng)絡虛擬化、硬件資源池化等基礎設施層服務，釋放CPU 的算力到上層應用。理論上是繼CPU、GPU之后，設置在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的第三顆主力芯片。DPU的概念最早是由美國初創(chuàng)公司Fungible提出的。在Fungible的定義中，DPU是一種運行Linux操作系統(tǒng)的SoC，其主要目標是通過承擔原本由CPU承擔的網(wǎng)絡、存儲和安全的加速處理任務，滿足網(wǎng)絡側(cè)的專用計算需求，以此優(yōu)化和提升數(shù)據(jù)中心效能。事實上，由于制程接近邊際效益、摩爾定律逐漸失效的緣故，如今CPU芯片的性能增長正在逐年放緩，CPU的性能從5-10年前每年30%的增幅，到三年前大概只有每年不到3%的性能增幅。

由于云端應用的豐富、數(shù)據(jù)中心規(guī)模的擴大、數(shù)字化進展的驅(qū)動，近些年來網(wǎng)絡帶寬正在飛速上漲，這也導致了目標算力、網(wǎng)絡帶寬與計算性能的失調(diào)，進一步加劇了服務器節(jié)點上CPU的計算負擔，CPU的算力幾乎已經(jīng)無法應對大量云計算帶來的負擔。在這種背景下，DPU自然應運而生。

DPU的競爭

現(xiàn)已進行DPU研發(fā)的廠商多透過并購快速進入市場，比如德國的Barefoot與美國的Pensando皆擁有相關的軟硬件技術，先后分別被英特爾與AMD并購。DPU領導者英偉達于2020年并購Mellanox后，即推出BlueField系列DPU，并加速完善其軟硬件生態(tài)系統(tǒng)，未來以強化運算效能為重要方向。大型云端資料中心為DPU使用場景最廣泛的領域，以大型云端資料中心廠商而言，美國與中國正在積極自行研發(fā)DPU。 

目前幾種主流的DPU 架構各不相同，大致可以分為ASIC Based、FPGA Based 以及SOC Based 三種類型。FPGA 架構的優(yōu)點在于靈活性，其具備豐富的邏輯單元實現(xiàn)對數(shù)據(jù)快速的并行處理，但編程難度較大且價格高昂，難以提升滲透率?；贏SIC 架構自研芯片，產(chǎn)品具有獨特性，將有效滿足用戶差異化需求。ASIC 盡管在靈活性上相對受限，但量產(chǎn)成本低廉且性能更為優(yōu)越，可以提供最高的性價比。目前使用ASIC Based的有英特爾，使用FPGA Based的包含AMD和英特爾，基于SOC的有AMD、英偉達和Marvell幾家。

DPU的發(fā)展趨勢

多功能集成、更便利的數(shù)據(jù)中心架構整合是DPU的獨特優(yōu)勢。在未來的一定時期內(nèi)，DPU還將繼續(xù)發(fā)揮其優(yōu)勢，具有三方面發(fā)展趨勢。

第一，結(jié)構通用化，功能多樣化。DPU芯片的體系結(jié)構將向通用、專用兩方面并舉發(fā)展。一方面，結(jié)構更加通用，DPU通過定義軟件生態(tài)和系統(tǒng)的可用性，可使其承載更復雜的業(yè)務生態(tài)。另一方面，DPU有望成為智能網(wǎng)卡的下一代核心引擎，將擁有執(zhí)行協(xié)議處理、數(shù)據(jù)安全、算法加速等多樣化的專用任務。

第二，應用廣泛化，場景豐富化。未來，DPU將承載更加豐富的應用場景，例如作為主機CPU的卸載引擎，釋放其算力至應用；成為新的數(shù)據(jù)網(wǎng)關，將安全隱私提升到一個新的高度；成為存儲的入口，將分布式的存儲和遠程訪問本地化；成為算法加速的沙盒，成為靈活的加速器載體。因此相比傳統(tǒng)的智能網(wǎng)卡有著更加豐富的應用方向，云計算、網(wǎng)絡安全、高性能計算及AI、通信及邊緣計算、數(shù)據(jù)存儲及流媒體等。

第三，編程易用化，生態(tài)成熟化。DPU將在未來的開發(fā)中擁有通用且易用可編程平臺，更方便地通過中間件和接口實現(xiàn)快速開發(fā)，更加強調(diào)通用、無縫銜接、可遷移、可直接調(diào)用，其生態(tài)也將愈加成熟。

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