來源：創(chuàng)事記 | 作者： 新智元 　

John Hennessy（左）和David Patterson 拿著他們合著的《計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)：量化研究方法》，照片的拍攝時(shí)間大約是1991年。來源：ACM

　　文/新智元

　　【新智元導(dǎo)讀】ACM剛剛公布了2018年的圖靈獎(jiǎng)得主，體系結(jié)構(gòu)宗師John Hennessy和David Patterson兩人共同獲此殊榮。他們兩人合著的經(jīng)典教材培養(yǎng)和指導(dǎo)了無數(shù)后人。在AI硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)火熱的今天，圖靈獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了體系結(jié)構(gòu)大師，而且兩位近期都被收入Alphabet體系，終于會(huì)師谷歌。

　　美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）今天宣布，前斯坦福大學(xué)校長(zhǎng)John L. Hennessy和加州大學(xué)伯克利分校退休教授David A. Patterson獲得2017 ACM 圖靈獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)谟?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和評(píng)估方面開創(chuàng)了一套系統(tǒng)的、量化的方法，并對(duì)微處理器行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

　　

Hennessy和Patterson同為體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的大師，他們?yōu)樵O(shè)計(jì)更快、更低功耗以及精簡(jiǎn)指令集（RISC）微處理器創(chuàng)建了一套系統(tǒng)的、量化的方法。他們的方法具有持久、可重復(fù)的原則，已經(jīng)被幾代體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)用于學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的許多項(xiàng)目。今天，全世界每年生產(chǎn)的超過160億個(gè)微處理器中，有99％是RISC處理器，它們被用于幾乎所有智能手機(jī)、平板電腦和數(shù)以億計(jì)的嵌入式設(shè)備中，這些設(shè)備組成了物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。

　　兩位大師得獎(jiǎng)的消息短時(shí)間內(nèi)就快速傳開，并在業(yè)內(nèi)引發(fā)了巨大反響。

　　加州大學(xué)圣芭芭拉分校教授謝源表示：今年圖靈獎(jiǎng)歸屬于體系結(jié)構(gòu)的兩位大師是實(shí)至名歸，他倆的經(jīng)典教材培養(yǎng)和指導(dǎo)了無數(shù)處理器設(shè)計(jì)的人才，堪稱體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的Bible。在AI硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)火熱的今天榮獲圖靈獎(jiǎng)，而且兩位大師都于近期加盟谷歌，timing上也很有意義。

　　中山大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院教授，國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心主任盧宇彤評(píng)價(jià)說：二位大神的著作影響了兩代人，我最感嘆他們的自我突破，從RISC、RAID、NOW到IRAM，體系結(jié)構(gòu)推陳出新才是其他應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的源頭活水。

　　Jeff Dean 也轉(zhuǎn)發(fā)推特表示祝賀。

獲得圖靈獎(jiǎng)實(shí)至名歸，“他們的工作是整個(gè)行業(yè)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)”

　　ACM圖靈獎(jiǎng)（ACM Turing Award）通常被認(rèn)為是“計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)”，獎(jiǎng)金為100萬美元，由谷歌公司提供資金支持。該獎(jiǎng)項(xiàng)以英國(guó)數(shù)學(xué)家艾倫·圖靈（Alan M. Turing）命名。圖靈闡明了計(jì)算的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和極限。Hennessy和Patterson將于2018年6月23日（周六）在加州舊金山舉行的ACM年度頒獎(jiǎng)晚宴上正式接受2017 ACM A.M.圖靈獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)。

　　ACM主席Vicki L. Hanson說：“ACM在1966年發(fā)起圖靈獎(jiǎng)，以表彰對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域產(chǎn)生持久影響、具有重大技術(shù)重要性的貢獻(xiàn)?！薄癏ennessy和Patterson的工作無疑達(dá)到了這一標(biāo)準(zhǔn)。他們基于RISC的高能效處理器的貢獻(xiàn)使得移動(dòng)和物聯(lián)網(wǎng)革命成為可能。與此同時(shí)，在過去的25年里，他們開創(chuàng)性的教科書影響了一代又一代的工程師和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新步伐。”

　　微軟公司主要?jiǎng)?chuàng)始人比爾·蓋茨對(duì)Hennessy和Patterson工作的影響進(jìn)行了評(píng)估，蓋茨稱他們的貢獻(xiàn)“已被證明是整個(gè)行業(yè)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)。”

　　成就：合著體系結(jié)構(gòu)“圣經(jīng)”，開發(fā)MIPS和SPARC

　　ACM官網(wǎng)簡(jiǎn)要地列出了兩位大師的工作及其意義。

　　開發(fā)MIPS和SPARC

　　雖然早在20世紀(jì)60年代就有研究者開始探索降低復(fù)雜度的架構(gòu)——最著名的是IBM的801項(xiàng)目——但Hennessy和Patterson分別在斯坦福大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校領(lǐng)導(dǎo)的工作被認(rèn)為是確立了RISC方法的可行性的工作，他們推廣了這一概念，并將其引入學(xué)術(shù)界和工業(yè)界。RISC方法與當(dāng)時(shí)流行的復(fù)雜指令集（CISC）計(jì)算機(jī)不同，它只需要一組簡(jiǎn)單的、通用的指令（計(jì)算機(jī)必須執(zhí)行的函數(shù)），所需的晶體管數(shù)量比復(fù)雜指令集少，并且減少了計(jì)算機(jī)必須執(zhí)行的計(jì)算量。

　　Patterson在加州大學(xué)伯克利分校領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了RISC這個(gè)術(shù)語，他們?cè)?982年建成并演示了第一臺(tái)RISC-1處理器。RISC-1原型擁有44,000個(gè)晶體管，性能超過了使用100,000個(gè)晶體管的傳統(tǒng)CISC設(shè)計(jì)。 Hennessy于1984年與MIPS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)公司共同開啟了斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)的工作。后來，伯克利團(tuán)隊(duì)的工作由Sun Microsystems在其SPARC微體系結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。

　　盡管許多計(jì)算機(jī)架構(gòu)的設(shè)計(jì)師最初對(duì)RISC持懷疑態(tài)度，但MIPS和SPARC的成功，RISC設(shè)計(jì)成本低，以及研究進(jìn)展增多等因素，使得RISC被廣泛接受。到20世紀(jì)90年代中期，RISC微處理器在整個(gè)行業(yè)占據(jù)了主導(dǎo)地位。

　　開創(chuàng)性的教科書

　　Hennessy和Patterson在1990年合著的教科書《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：量化研究方法》中提出了新的科學(xué)方法。這本書影響了幾代工程師，大大提高了微處理器設(shè)計(jì)的進(jìn)展速度。在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方面，Hennessy和Patterson鼓勵(lì)架構(gòu)師仔細(xì)優(yōu)化他們的系統(tǒng)，以支持不同的內(nèi)存和計(jì)算成本。他們的工作也促使行業(yè)從桌球原始性能轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)架構(gòu)，這些架構(gòu)考慮能源使用、散熱和片外通信等問題。這本書是開創(chuàng)性的，因?yàn)樗堑谝槐咎峁w系結(jié)構(gòu)的分析和科學(xué)框架的書籍，并且為工程師和設(shè)計(jì)人員提供了評(píng)估微處理器設(shè)計(jì)的方法和評(píng)估工具。

　　John Hennessy：現(xiàn)任Alphabet董事長(zhǎng)，學(xué)術(shù)強(qiáng)企業(yè)管理更強(qiáng)，人稱硅谷教父

　　John Hennessy 1952年出生于紐約，父親是航空航天工程師，母親是教師。Hennessy從小對(duì)電子感興趣，本科畢業(yè)于維拉諾瓦大學(xué)的電子工程系，研究生和博士畢業(yè)于紐約州立大學(xué)石溪分校。

　　學(xué)術(shù)和創(chuàng)業(yè)，看似不同的世界，Hennessy卻在這兩個(gè)領(lǐng)域都取得了優(yōu)異的成績(jī)。

John Hennessy

　　1977年，25歲的John Hennessy開始了他的大學(xué)講師職業(yè)生涯，當(dāng)時(shí)他是在獲得博士學(xué)位后立即被斯坦福大學(xué)錄用。以下是他的主要學(xué)術(shù)經(jīng)歷：

1981年，他啟動(dòng)了MIPS項(xiàng)目，研究RISC處理器。

1987年獲得電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授職稱。

1989年獲得斯坦福計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主任的職位。

1994年至1996年繼續(xù)擔(dān)任計(jì)算機(jī)科學(xué)系行政委員會(huì)成員。

1997年，他被選為計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）的研究員。

1999年，斯坦福主席Gerhard Casper任命JohnHennessy接替Condoleezza Rice擔(dān)任斯坦福大學(xué)第十任校長(zhǎng)，這一任期持續(xù)至2016年Hennessy辭職。

2012年，John Hennessy榮獲IEEE榮譽(yù)勛章。IEEE為Hennessy頒發(fā)了“開創(chuàng)RISC處理器架構(gòu)和領(lǐng)導(dǎo)計(jì)算機(jī)工程和高等教育”的最高榮譽(yù)。

　　此外，John Hennessy還是美國(guó)最有號(hào)召力的募捐者之一，任職校長(zhǎng)期間，斯坦福大學(xué)籌募到的資金將近170億美元。

　　John Hennessy最偉大的才能之一，是能夠?qū)⑺膶W(xué)術(shù)生涯與工業(yè)界結(jié)合，Hennessy也是一名成功的企業(yè)家。A16Z的Marc Andreesen稱John Hennessy為“硅谷的教父”。

　　1984年，他利用斯坦福大學(xué)一年的休假時(shí)間創(chuàng)立了MIPS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)公司，將其研究所開發(fā)的技術(shù)商業(yè)化。該公司于1992年被Silicon Graphics International收購。2017年10月，兩家風(fēng)投公司從Imagination Technologies手中收購了MIPS，這意味著MIPS以一家獨(dú)立公司之姿重新回到了硅谷，在Tallwood的帶領(lǐng)下積極投入原有的嵌入式業(yè)務(wù)，并放眼下一代人工智能領(lǐng)域。

　　2018年2月，谷歌母公司 Alphabet 在財(cái)報(bào)會(huì)議上宣布，John Hennessy 將接任 Eric Schmidt，擔(dān)任 Alphabet 公司董事長(zhǎng)。

　　David Patterson：一次只做一件大事，40年學(xué)術(shù)生涯后投入谷歌TPU

　　另一方面，今年的另一位圖靈獎(jiǎng)得主David A. Patterson，也是體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的頂級(jí)宗師。Patterson于2004年至2006年擔(dān)任ACM主席，是美國(guó)國(guó)家工程院院士和美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士。

David Patterson在伯克利演講

　　除了與Hennessy合著教科書，Patterson的許多榮譽(yù)，包括IEEE John von Neumann勛章、ACM-IEEE CS Eckert-Mauchly獎(jiǎng)，也都是與Hennessy合作，兩人的因緣著實(shí)不淺。

　　Patterson在UCLA獲得了計(jì)算機(jī)科學(xué)的學(xué)士、碩士和博士學(xué)位。從1976年開始，直到2016年，40年間一直在加州大學(xué)伯克利分校，擔(dān)任計(jì)算機(jī)科學(xué)教授。

　　2016年5月，Patterson在斯坦福發(fā)表了一次演講，其中提到他成功的原因，是“一次做一件大事”（one big thing at a time）。

　　沒過多久，2016年的7月，他就正式加入谷歌，具體說，是作為杰出工程師，加入谷歌TPU團(tuán)隊(duì)。這一次，Patterson要做一件更大的事。

　　2017年4月，谷歌公開了第一代TPU論文，在長(zhǎng)達(dá)75位作者的名單中，Patterson排在第四。隨后不久，Patterson回到伯克利發(fā)表演講，穿著Google的T恤，被問到他團(tuán)隊(duì)下一步計(jì)劃是什么時(shí)，Patterson說，他在谷歌學(xué)到的一件事是，與學(xué)術(shù)界不同，他現(xiàn)在不能公開談?wù)撐磥淼漠a(chǎn)品了?！拔抑皇悄苷f谷歌沒有閑著?！?/p>

　　很快，這場(chǎng)演講后不到一個(gè)月，谷歌在2017年的I/O開發(fā)者大會(huì)上，就揭幕了第二代TPU，既能推理，也能訓(xùn)練，性能相較于第一代大幅提升。

　　谷歌確實(shí)沒有閑著，Patterson顯然也一樣。

　　宗師再聚首，會(huì)師谷歌，人工智能時(shí)代體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新令人期待

　　早在1998年，恰好20年前，Hennessy在他“ISCA 25: Looking Looking Backward, Looking Forward”的演講中就指出，接下來15年需要增加并行計(jì)算提升性能，要增強(qiáng)軟硬結(jié)合。

　　2017年3月，Hennessy在斯坦福發(fā)表演講，提出了目前處理器的新希望在于Domain Specific Architecture（DSA，即針對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域做優(yōu)化的處理器架構(gòu)，區(qū)別于通用架構(gòu)）。Hennessy在演講中說，DSA的優(yōu)點(diǎn)是可以為特定的一類應(yīng)用做架構(gòu)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)更好的能效比。相對(duì)于通用處理器，DSA需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮專用領(lǐng)域的特殊需求，也需要設(shè)計(jì)者能對(duì)該領(lǐng)域有深入的理解。而DSA的一個(gè)絕佳例子，就是為機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器。DSA設(shè)計(jì)將會(huì)成為處理器架構(gòu)的新趨勢(shì)。

Hennessy在2017年3月斯坦福演講中強(qiáng)調(diào)DSA

　　這樣的表述，首先讓人想到的，就是谷歌的DSA——TPU。在兩位宗師會(huì)師谷歌后，可以預(yù)期谷歌會(huì)芯片或者說計(jì)算機(jī)硬件方面有更多的投入和產(chǎn)出。

　　Patterson與Hennessy同為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)宗師，他們兩人合著的《計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)：量化研究方法》和《計(jì)算機(jī)組織與設(shè)計(jì)：硬件/軟件接口》這兩本書，是體系結(jié)構(gòu)的經(jīng)典著作。

　　其中，《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：量化研究方法》，匯總了他們對(duì)體系結(jié)構(gòu)量化研究方法的見解。這本書現(xiàn)在已經(jīng)出到第六版，影響了一代又一代的工程師和科學(xué)家，后人們采納Hennessy和Patterson的簡(jiǎn)介，并進(jìn)一步將其發(fā)揚(yáng)光大。Hennessy和Patterson的工作支撐了我們對(duì)新處理器架構(gòu)進(jìn)行建模和分析的能力，極大地加速了微處理器設(shè)計(jì)的進(jìn)步。

　　圖靈獎(jiǎng)是對(duì)他們迄今工作的表彰，然而兩位大師新的征程才剛剛開始。Hennessy出任AI領(lǐng)頭羊谷歌公司的掌舵人，他的決策也將影響整個(gè)AI產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。已經(jīng)起飛的人工智能，和踏上全新征程的兩位大師，這是一個(gè)令人無比激動(dòng)的時(shí)代！