机器之心转载
选自知乎
作者：包云岗
后摩尔定律时代，CPU性能提升放缓，计算力增长式微。多核之后，CPU还能借助哪些方向实现突围？在这篇文章中，中国科学院计算技术研究所研究员包云岗对这一问题进行了详细解读。
包云岗，中国科学院计算技术研究所研究员、博士生导师、中国科学院大学教授，中国开放指令生态（RISC-V）联盟秘书长，从事计算机体系结构和开源芯片方向前沿研究，主持研制多款达到国际先进水平的原型系统，相关技术在华为、阿里等国内外企业应用。他曾获「CCF-Intel青年学者」奖、阿里巴巴最佳合作项目奖、「CCF-IEEECS」青年科学家奖等奖项。
年底给某大厂做过一个报告，包含两部分内容：一部分是关于计算机体系结构，尤其是CPU结构的演变；另一部分关于处理器芯片设计方法。这里把第一部分内容贴出来回答一下这个知乎问题。
1.首先回顾一下计算机体系结构领域三个定律：摩尔定律、牧村定律、贝尔定律。摩尔定律就不用多说了，但想表达一个观点是摩尔定律未死，只是不断放缓。
2.摩尔定律让芯片上的晶体管数量不断增加，但一个问题是这些晶体管都被充分用起来了吗？最近MIT团队在《Science》上发表了一篇文章《》，给出他们的答案：显然没有！
可以来看一下MIT团队开展的一个小实验（见下面PPT）：假设用Python实现一个矩阵乘法的性能是1，那么用C语言重写后性能可以提高50倍，如果再充分挖掘体系结构特性（如循环并行化、访存优化、SIMD等），那么性能甚至可以提高倍。然而，真正能如此深入理解体系结构、写出这种极致性能的程序员绝对是凤毛麟角。
问题是这么大的性能差异到底算好还是坏？从软件开发角度来看，这显然不是好事。这意味着大多数程序员无法充分发挥CPU的性能，无法充分利用好晶体管。这不能怪程序员，更主要还是因为CPU微结构太复杂了，导致软件难以发挥出硬件性能。
如何解决这个问题？领域专用架构DSA（Domain-SpecificArchitecture）就是一个有效的方法。DSA可以针对特定领域应用程序，定制微结构，从而实现数量级提高性能功耗比。这相当于是把顶尖程序员的知识直接实现到硬件上。
3.第二个定律是牧村定律（也有称「牧村波动」）。年，原日立公司总工程师牧村次夫(TsugioMakimoto)提出，半导体产品发展历程总是在「标准化」与「定制化」之间交替摆动，大概每十年波动一次。牧村定律背后是性能功耗和开发效率之间的平衡。
对于处理器来说，就是专用结构和通用结构之间的平衡。最近这一波开始转向了追求性能功耗，于是专用结构开始更受
