专用数据处理器 (DPU)技术白皮书.pdf

专⽤数据处理器 (DPU) Technical White Paper of Data Processing Unit 技术⽩⽪书 第1.0版 2021年10月 主编单位 中国科学院计算技术研究所 联合编写发布单位 中科驭数（北京）科技有限公司 计算机体系结构国家重点实验室 中国计算机学会（CCF）集成电路设计专业组 DPU White Paper INTENTIONALLY LEFT BLANK All Rights Reserved 2 DPU White Paper 编委会 顾问：孙凝晖、刘明、李晓维、胡伟武、陈云霁 主编：鄢贵海 编委（按姓⽒拼音排序）：崔慧敏、陈岩、陈世敏、樊海爽、孔浩、卢⽂岩、 廖云坤、李明、孙伟、吴婧雅、袁晓飞、赵巍岳、张宇、张宇军 All Rights Reserved 3 DPU White Paper 特别致谢 本白皮书编写过程中还得到了北京市科学技术委员会、中关村科技园区 管理委员会、中国移动物联⽹有限公司、曙光信息产业有限公司、浪潮集团、 龙芯中科、华泰证券、中泰证券、⾦证股份、上交所技术有限公司、英特尔 （中国）有限公司、赛灵思电⼦科技公司、东⽅国信科技股份有限公司、首都 在线、迈普通信技术股份有限公司、360数科等机构和上下游企业的支持与协 助，特此表达衷⼼的感谢！ All Rights Reserved 4 DPU White Paper 版权声明 本白皮书版权属于主编和联合编写发布单位 ，并受法律保护。转载、摘编或 利用其它⽅式使用本白皮书⽂字或者观点应注明“来源:专用数据处理器（DPU）技术 白皮书，中国科学院计算技术研究所，鄢贵海等” 。违反上述声明者，版权⽅将追究 其相 关法律责任。 All Rights Reserved 5 DPU White Paper ⽬录 内容提要 7 1. DPU技术发展概况 9 1.1. 什么是DPU 9 1.2. DPU的发展背景 12 1.3. DPU发展历程 16 1.4. DPU与CPU、GPU的关系 19 1.5. DPU的产业化机遇 21 2. DPU特征结构 23 2.1. DPU 是以数据为中⼼IO密 集的专用处理器 23 2.2. 计算平台从“计算 为中⼼”转 向“数据 为中⼼” 25 2.3. ⼀种DPU 参考设计 29 2.4. DPU 具备的主要功能 34 3. DPU应用场景 35 3.1. 应用 场景⼀ ：⽹络功能卸载 35 3.2. 应用 场景⼆ ：存储功能卸载 51 3.3. 应用 场景三 ：安全功能卸 载 55 4. DPU软件栈五层模型 58 4.1. 软件栈开发面临的挑战 58 4.2. DPU 异构计算 架构五层开发模型 58 4.3. 典型软件框架案例 63 5. 业界产品概要介绍 70 5.1. NVIDIA BLUEFIELD 70