2021年10月至今，中科院计较所面向全行业前后发布了《公用数据处置器（DPU）手艺白皮书》和《公用数据处置器（DPU）机能基准评测方式与实现》，两份白皮书较为周全地注释了，DPU为什么被界说为数据中间成长的倾覆性手艺。 在DPU机能基准评测白皮书里，论述了DPU在收集、存储、计较和消息平安四个范畴的评测和实现方式，这也是DPU释放潜能的四年夜范畴，同时它们恰好又是数据中间的要害环节。是以，DPU、CPU、GPU被称为算力经济时期的三驾马车，DPU成为数据中间范畴“第三颗主力芯片”。另外，智能驾驶、数据通讯、收集平安等也是DPU的方针利用范畴。按照赛迪网的估算，从2023年最先全球DPU市场范围将冲破百亿美元，后续年增加率超50%。 图源：赛迪网 这就是为何英伟达CEO黄仁勋在发布该公司首款DPU产物时要侧重强调，“这只是一个最先。”今朝，不但英伟达等财产巨子在紧盯DPU赛道，井芯微电子等草创公司也脱颖而出，揭示出不凡的手艺实力，产物取得行业承认。 DPU是甚么？要想晓得DPU为何热，那末起首就要弄清晰，DPU究竟是甚么？ DPU的英文全称为Data Processing Unit，直译过来就是数据处置单位，也被一些从业者称为数据中间处置器。 DPU以数据为中间，焦点感化是做数据加快处置，帮忙系统处理CPU处置效力低，GPU又没法处置的负载。 按照DPU手艺白皮书，DPU处置的数据和保守DSP、基带处置器等处置器处置的“旌旗灯号”，和GPU处置的图形图象类数据分歧，DPU处置的数据是加倍接近底层架构、数字化的各类消息，特殊是各类时序化、布局化的数据，好比年夜型的布局化表格，收集流中的数据包，海量的文本等等。 DPU架构参考设想图源：DPU手艺白皮书 DPU潜力庞大不难发觉，DPU是以处理数据中间成长瓶颈为第一起点而提出的，是数据中间用办事器走向异构计较的最年夜受益者。跟着数据中间市场的兴旺成长，DPU在该范畴的潜力庞大。 以中国市场为例，数据中间第一海浪潮在2014年-2015年拉开帷幕，首要办事在那时快速成长的互联网，那时国内呈现了良多数据买卖所。从具体特点来看，数据中间第一海浪潮是以计较为焦点，但是很快以CPU为首要算力平台的体例便呈现了瓶颈，且CPU在资本治理方面遍及具有20%-30%的算力资本华侈，这就带来了算力晋升的无力感。 数据中间第二海浪潮最先在2020年，也就是人们所说的“DPU元年”，此中最较着的转变是数据中间不再强调计较中间和算力中间的概念，而是回归以数据为中间的素质。在这个进程中，云和利用算法的品种都愈发丰硕多样，晋升数据处置效力固然仍是首要方针，不外给CPU减负以加强系统调剂能力也是一个风雅向。 从“以计较为中间”到“以数据为中间”是庞大的不雅念改变，DPU得以从浩繁协处置器中脱颖而出。作为数据处置的公用引擎，将来不竭丰硕的DPU产物类型将使得CPU回归本身善于的范畴——兼顾全局和使命调剂，释放CPU的算力到上层利用，DPU将化身为新的系统网关、存储进口、算法加快沙盒和平安引擎。 从下图可以或许看出，在以数据为中间的数据中间框架下，DPU可谓是无处不在。 保守云计较根本举措措施与以数据为中⼼的数据中⼼架构对⽐图源：DPU手艺白皮书 固然，DPU想要在数据中间范畴兑现潜能也需要降服一些挑战。起首，在硬件层面DPU的产物品种需要足够丰硕，如上所述，需要在收集、存储、计较和消息平安四年夜维度对CPU进行周全卸载，同时分歧厂商的DPU产物需要遵守通用的尺度，并在全体方案上表现总具有本钱劣势；在软件层面，当前CPU和GPU在数据中间的利用均具有尺度的软件框架，实现了软硬件解耦，DPU插手后，这也是一个持久且具有挑战的工作。 上述内容已提到，DPU的终端利用场景毫不仅仅是在数据中间，在智能驾驶、数据通讯、收集平安等范畴，DPU也有广漠的利用前景。 好比在通讯范畴，基在DPU实现的⽹络功能虚拟化可利用在5G 边沿计较UPF，晋升5G通讯在垂直行业的高速和年夜带宽能力；在收集平安范畴，DPU可助力制造硬件信赖根，并可以或许以完全卸载的体例实现隔离⽹络虚拟化，与主机操作系统相隔离，利用户免受黑客进犯；在主动驾驶范畴，DPU供给的各类虚拟化功能，能够更好地帮忙开辟者实现“软件界说汽车”。 国产DPU助力中国“新基建”DPU已打开了一个年夜的财产化趋向，我国“新基建”计谋中的各范畴将率先受益，加快数字化转型。同时，“新基建”和“东数西算”也将在数据和算力层面带来强劲需求，再加上国度在5G和主动驾驶等财产的弘大结构，国产DPU将来成长前景开阔爽朗。 紧抓DPU财产的中国芯机缘，井芯微电子手艺（天津）无限公司（以下简称：井芯微）固然仍是一家年青的草创企业，可是在DPU手艺研发和产物商用进度方面，已到达了国内领先程度。  井芯微在2020年在天津经开区成立，专注在新计较、新收集、新平安等立异赛道，为党政军、金融、能源、交通、电力、电信等重点行业的方针客户带来领先的DPU产物和手艺办事。  按照DPU手艺白皮书，DPU架构有三年夜焦点构成部门，别离是节制平面、IO子系统和数据平面。在IO子系统方面，井芯微供给RapidIO嵌入式系统互连和软件界说互连互换等原创性手艺，已成功研发出RapidIO互换芯片NRS1800、�����APP软件界说互连互换芯片SDI3210、内生平安互换芯片ESW5610、桥接芯片PRB0400等系统IO产物。 在数据平面，井芯微已发布一款集成AI引擎的收集处置智能芯片——井芯2820，首要面向云计较和数据中间收集利用和相干的使命卸载，并供给智能化的收集监控和治理能力。收集数据包的处置是DPU第一个发力场景，以“收集+算力”的模式为CPU 卸载，是以DPU也经常被视为 SmartNIC （智能网卡）的进级版，但我们都晓得DPU的潜力毫不止在此。 井芯2820实现了2-7层的报文解析和应对云计较、工业互联网等要害利用的加快能力。同时，该芯片具有可进级扩大能力，可以或许应对转变敏捷的年夜数据处置、时延敏感利用要求，并具有快速摆设能力。 井芯2820撑持三年夜利用场景： 尺度网卡模式该模式下，芯片工作在尺度的网卡体例，能够设置装备摆设成2*100GE尺度网卡、4*10GE网卡、2*25GE或2*10GE网卡，撑持最年夜16*PCIE4.0，撑持多虚拟机的SR-IOV数据传输。软件经由过程尺度的linux网卡驱动拜候收集接口卡。 智能网卡模式该模式下，CPU和AI引擎介入数据处置，芯片工作在智能卸载模式。数据报文颠末两个路径发送，一个是节制路径，相干的和谈报文，节制报文转发至CPU核，用在各类和谈节制面例如RDMA，OVS等的处置；一个是数据路径，用在处置报文的封装/解封装，数据处置加快等。AI引擎及时提取和阐发输入数据，检测和辨认数据流量是不是有歹意进犯行动，进行上报和告警。 自力主控模式该模式下，井芯微收集处置智能芯片能够自力工作，成为一颗具有AI引擎的收集主控CPU芯片。PCIE工作在RC模式下，可外接各类外设，例如24口/48口千兆互换芯片、SRIO互换芯片等。CPU运转自力的linux操作系统和收集和谈栈，实现互换机的主控功能。 这颗双100G收集处置智能芯片的推出，代表了本土企业在DPU范畴的开辟迈出了要害一步。后续，井芯微将延续存眷软件界说互连、内生平安和类脑计较三年夜计谋标的目的，鞭策DPU等产物的快速迭代，为国度“新基建”计谋推动进献立异气力。