项目简介

“海云计算系统关键技术与系统研究”（批准号：XDA06010400）是中国科学院战略性先导A科技专项课题，起止时间为2012年3月到2017年2月。本课题于2017年12月15日顺利通过了由中国科学院信息工程研究所组织的科技目标和科研管理验收，完成了预期考核指标。 本课题实现了 GOPS/W 至 TOPS/W 的能效提升，单台服务器十万到百万的并发度提升，以及EB级至ZB级的数据管理规模提升。产生国际引领的学术影响和推动国内领军企业战略转型的 产业影响。 针对性能、规模和能耗三大挑战实现技术跨越，本课题提出了 DianNao 系列深度学习处理 器体系结构，能效超过1TOPS/W；提出了全数据通路 QoS、可线性扩展的亿联海云服务器体系结构，高并发及保证尾延迟，单台服务器在 50 毫秒尾延迟下支持百万级海端设备并发持续连接； 提出了 BlueWhale 大数据超融合存储系统结构， 实现 ZB 级容量扩展。本课题开辟了可编程定制电 路学科方向，并成功研制了寒武纪 Cambricon1A 深度学习处理器芯片、亿联高并发服务器原型、 支持 ZB 级存储的 BlueWhale-6000 存储系统原型，在可重塑处理器、海云服务器、海云存储系 统等三个方面实现了开创性的学术及技术突破。

本课题提出可重塑处理器（Elastic Processor）思想，并设计了“DianNao”系列 深度学习处理器体系结构，能效达 931GOPS/W， 与 2015 年 Intel i5 CPU 相比提升 1020 倍。可重塑处理器在学术上开创了可编程定制电路的学科方向，提出了国际上首个智能处理器专用指令集“Cambricon”、非精确容错电路设计和支持 稀疏化神经网络的“Cambricon-X”架构等学术 成果。相关研究成果在国际上两次获得了体系结 构顶级会议 MICRO 和 ASPLOS 的最佳论文奖和 一次 ISCA‘16 最高分论文。在 ISCA’16 年会 上，有 1/6 论文引用了“DianNao”系列成果。 ISCA’17 年的最高分论文——Google 的 TPU 2 处理器大量引用了“DianNao”系列的研究成果。 可重塑处理器成果通过北京中科寒武纪科技有限 公司进行产业化，2016 年在世界互联网大会上发 布的“Cambricon-1A”处理器 IP 产品集成到华 为旗舰手机产品 Mate 10 的麒麟 970 智能芯片 中，面向全球市场销售。

2017 年上半年，寒武纪 公司完成 A 轮融资，估值达到 10 亿美元，成为 全球首个达到独角兽规模的智能芯片初创公司。 提出了亿联海云服务器体系结构并实现 5 节 点集群的原型系统。通过集成多项数据通路内容 感知优化技术，实现了全数据通路 QoS 保障。

跻身国际前沿，关注国计民生，引领中国信息产业。持单台服务器 120 万海端设备的并发持续连接， 相比传统商用服务器（Intel Xeon CPU E5645） 限定尾延迟 50ms 下并发度提升 11 倍。研究成果转让至华为公司并推动形成其第三代数据中心 DC3.0 战略，申请 139 件欧美专利。推动了科技部“软件定义云计算”立项，提出了国际首个标签化冯诺依曼体系结构；推动了科技部“新一代云计算服务器技术与系统”立项，开展产业化和应用示范工作。 完成一套可支持 ZB 级存储的海云存储系统软件 BlueWhale-6000。发明的10EB粒度广域扩展技术和紧耦合集群技术具有线性水平扩展性能，实现系统扩展至 30 个站点、总容量达到 300EB 时，物端访问延迟低于 30ms，相对于亚马逊云计算中心百毫秒级延迟降低三分之二；相对于2017 年 OpenStack 使 用 的 Ceph12.2 存 储系统，BlueWhale-6000 的文件系统微操作性 能提升超过 4 倍。研究成果应用在蓝鲸存储系列产品，成功服务于全球 80 个国家和地区的用户， 获得 2016 年中国计算机学会科学技术一等奖。 课题研究成果推动了国家十三五相关项目的 立项，开辟了国际智能计算领域的学术研究方向， 辐射至国内骨干企业，后续将为国家“一带一路” 及“互联网 +”行动计划提供有力技术支撑，推 动我国人工智能与大数据国家战略实施，为我国抢占新一轮国际科技竞争制高点提供重要引擎。