計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所建立，是我國(guó)在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方面首個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。2011年10月，實(shí)驗(yàn)室經(jīng)批準(zhǔn)立項(xiàng)。2013年5月22日通過(guò)驗(yàn)收，主要從事計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。實(shí)驗(yàn)室緊密?chē)@國(guó)家重大需求和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，形成高端計(jì)算體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法、微體系結(jié)構(gòu)、編譯和編程、VLSI與容錯(cuò)計(jì)算、非傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)五個(gè)研究方向。發(fā)展目標(biāo)是建立具有國(guó)際水平的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為全國(guó)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究提供基礎(chǔ)支持。
依托計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)科優(yōu)勢(shì)，不斷攀登科技高峰
中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所于1957年成立了我國(guó)首個(gè)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小組，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾代人的艱苦努力，在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的科學(xué)研究、樣機(jī)研制、人才培養(yǎng)等方面取得了令人矚目的成就，形成了我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)的研發(fā)基地，研制成功了我國(guó)首枚高性能通用CPU芯片。
上世紀(jì)九十年代，李國(guó)杰院士（計(jì)算所前任所長(zhǎng)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主任）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主研制出我國(guó)首臺(tái)SMP（對(duì)稱(chēng)式多處理機(jī)）結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)——曙光1號(hào)，闖出了一條中國(guó)的高性能計(jì)算機(jī)之路。現(xiàn)在，在高性能計(jì)算機(jī)的世界舞臺(tái)上，曙光無(wú)疑已經(jīng)占有了一席之地。曙光團(tuán)隊(duì)解決了系統(tǒng)規(guī)模、計(jì)算密度、系統(tǒng)效能三大難題，實(shí)現(xiàn)了高效能計(jì)算機(jī)從十萬(wàn)億次到百萬(wàn)億次、千萬(wàn)億次的跨越。進(jìn)入二十一世紀(jì)，李院士高瞻遠(yuǎn)矚地提出必須研制中國(guó)自己的高性能通用處理器。隨著龍芯-1號(hào)2002年流片成功、龍芯-2號(hào)2003年流片成功，中國(guó)的高性能處理器設(shè)計(jì)技術(shù)迅速進(jìn)步，引領(lǐng)帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)處理器研發(fā)的熱潮。發(fā)展至今，龍芯2J處理器應(yīng)用到4個(gè)重大戰(zhàn)略應(yīng)用，龍芯3A-1500投片成功，有望成為黨政軍信息化應(yīng)用的主打芯片，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)軟件的優(yōu)化大幅提升了龍芯平臺(tái)黨政軍信息化應(yīng)用的實(shí)際性能。
信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅猛，日新月異。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域面臨著三大突出挑戰(zhàn)：并行效率（可擴(kuò)展性）、可靠性和功耗，這被稱(chēng)為阻擋計(jì)算機(jī)科技向前發(fā)展的三堵高墻。對(duì)這些基本科學(xué)問(wèn)題的研究決定著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景，如集成電路技術(shù)的發(fā)展和新出現(xiàn)的應(yīng)用模式給未來(lái)處理器的設(shè)計(jì)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，需要研究信息處理的新原理、新結(jié)構(gòu)和新方法。在面向未來(lái)研究的思考中，實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人認(rèn)為以圖靈計(jì)算模型和馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)體系已經(jīng)走過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程，現(xiàn)在無(wú)論是微電子器件還是體系結(jié)構(gòu)都遇到了難以克服的障礙，世界各國(guó)努力從原理上創(chuàng)新，試圖突破Exa級(jí)（1018）和Zetta級(jí)（1021）計(jì)算機(jī)的復(fù)雜性、功耗和可靠性壁壘。我國(guó)這方面的研究目前分散在通信、物理、生物等各個(gè)學(xué)科，而且大多是從器件層次上著手，缺乏從體系結(jié)構(gòu)層次的整體考慮。
正是在這樣的技術(shù)背景和發(fā)展趨勢(shì)之下，依托計(jì)算所在體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域近五十年深厚的科研積累，體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生。體系結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)于2006年被獲批成立了中科院計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（簡(jiǎn)稱(chēng)“院重”）。經(jīng)歷了五年的發(fā)展，院重團(tuán)隊(duì)2011年得到批準(zhǔn)成立了我國(guó)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域首個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展目標(biāo)是建立具有國(guó)際水平的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為我國(guó)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究提供基礎(chǔ)支持，為提高我國(guó)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)整體研究水平作出貢獻(xiàn)。建設(shè)一支高水平、跨學(xué)科、結(jié)構(gòu)合理的研究隊(duì)伍，將學(xué)術(shù)骨干培養(yǎng)成為所在研究領(lǐng)域中享有國(guó)際聲譽(yù)的科學(xué)家，在國(guó)際上代表國(guó)內(nèi)最高水平，建立計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域國(guó)際一流的科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)的基地。
實(shí)驗(yàn)室以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的學(xué)科優(yōu)勢(shì)為依托，圍繞超并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和多核處理器開(kāi)展基礎(chǔ)研究和高技術(shù)前沿探索。主要研究方向包括：高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論，微處理器設(shè)計(jì)的新原理、新結(jié)構(gòu)和新方法。通過(guò)研究新型高性能計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，面向新型體系結(jié)構(gòu)的模擬仿真、操作系統(tǒng)、應(yīng)用建模和優(yōu)化技術(shù)，高端處理器的微體系結(jié)構(gòu)，跨平臺(tái)多系統(tǒng)虛擬化技術(shù)，大規(guī)模片上多核并行處理器設(shè)計(jì)方法，可擴(kuò)展可重構(gòu)處理器設(shè)計(jì)方法，并行程序設(shè)計(jì)模型、語(yǔ)言、編譯，先進(jìn)微處理器的代碼生成與優(yōu)化，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及微體系結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)，多核處理器的自測(cè)試、自診斷、自修復(fù)設(shè)計(jì)，VLSI測(cè)試和設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法，為高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和高性能處理器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展持續(xù)提供創(chuàng)新方法和關(guān)鍵技術(shù)，解決本領(lǐng)域國(guó)家急待解決的重大關(guān)鍵問(wèn)題，推動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)科的科技進(jìn)步。
目前實(shí)驗(yàn)室已建立了良好的運(yùn)行機(jī)制，開(kāi)放與交流廣泛，分別與法國(guó)國(guó)家信息與自動(dòng)化研究院（INRIA）、英特爾公司、華為公司、曙光公司等成立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)承辦大型國(guó)際會(huì)議或在重要國(guó)際系列學(xué)術(shù)會(huì)議上作學(xué)術(shù)報(bào)告，有力推動(dòng)了我國(guó)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的國(guó)際交流，擴(kuò)大了國(guó)際影響。實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)裝備了一流的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，在瞄準(zhǔn)國(guó)家需求和世界科學(xué)前沿，開(kāi)展計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究過(guò)程中，取得了一系列具有國(guó)際先進(jìn)水平的重要研究成果，在國(guó)內(nèi)外具有廣泛影響，成為承擔(dān)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域國(guó)家重大科研任務(wù)的主要研究基地和開(kāi)放合作、學(xué)術(shù)交流的主要平臺(tái)。
截止到2014年底，實(shí)驗(yàn)室有固定研究人員89人。其中，研究員25人（院士1人，國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者3人，國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者2人，國(guó)家百千萬(wàn)人才工程入選者3人、“萬(wàn)人計(jì)劃”3人、“千人計(jì)劃”3人，中科院“百人計(jì)劃”6人），副研究員及高級(jí)工程師24人，在讀研究生254人。經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室在學(xué)術(shù)委員會(huì)主任李國(guó)杰院士和實(shí)驗(yàn)室主任孫凝暉研究員的帶領(lǐng)下，已形成精干的、有凝聚力的研究群體。第一梯隊(duì)是以徐志偉研究員、胡偉武研究員、李曉維研究員、張立新研究員等為代表的學(xué)術(shù)帶頭人。第二梯隊(duì)是一批年齡在40歲左右，以陳世敏研究員、李華偉研究員、陳云霽研究員、韓銀和、范東睿研究員等為代表的青年學(xué)術(shù)帶頭人和研究骨干，是實(shí)驗(yàn)室的中堅(jiān)力量。
近幾年，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建成了三大基礎(chǔ)科研平臺(tái)，包括端云軟硬件設(shè)計(jì)平臺(tái)，芯片設(shè)計(jì)與測(cè)試平臺(tái)和新型微體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平臺(tái)三大平臺(tái)。并自主研發(fā)了八大自研平臺(tái)，分別是基于Godson-T的節(jié)點(diǎn)內(nèi)處理器異構(gòu)的集群、眾核處理器的在線3S軟硬件研究平臺(tái)、可靠性和功耗研究自研平臺(tái)、HMTT訪存分析系統(tǒng)、眾核處理器并行編程方法研究平臺(tái)、機(jī)器學(xué)習(xí)加速器的結(jié)構(gòu)和編程研究平臺(tái)、面向測(cè)量信息的日志記錄分析平臺(tái)、高效能可重構(gòu)大數(shù)據(jù)處理加速引擎研究平臺(tái)等。這些設(shè)備構(gòu)建成實(shí)驗(yàn)室公共計(jì)算平臺(tái)，自研創(chuàng)新平臺(tái)與國(guó)外高校的水平相當(dāng)。各設(shè)備全年不間斷工作，為本學(xué)科多個(gè)研究方向的項(xiàng)目研究提供了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、仿真和測(cè)試環(huán)境，并且均對(duì)外進(jìn)行了開(kāi)放與共享，給外單位和開(kāi)放課題承擔(dān)單位等的科研提供了有力的支撐和平臺(tái)保障。
近三年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體、重大和重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)等多項(xiàng)科研項(xiàng)目，取得顯著研究成果。在國(guó)際和國(guó)內(nèi)期刊上發(fā)表論文356篇，其中SCI收錄75篇，EI收錄216篇。獲得國(guó)家技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，中國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)質(zhì)量技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。2014年，實(shí)驗(yàn)室在領(lǐng)域四大頂級(jí)會(huì)議ISCA、HPCA、MICRO、ASPLOS發(fā)表4篇文章（發(fā)文量與CMU并列位于第16名），獲得ASPLOS14最佳論文，MICRO14最佳論文，還發(fā)表了頂級(jí)期刊ACM trans on CS論文。
致力于成為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的源頭
在中科院“創(chuàng)新2020”新時(shí)期，計(jì)算所的定位是要做“計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)源頭”，而計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將是我國(guó)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新“源頭的源頭”。
實(shí)驗(yàn)室主任、現(xiàn)任中科院計(jì)算所所長(zhǎng)孫凝暉研究員表示，要成為中國(guó)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的源頭，既不能與產(chǎn)業(yè)脫節(jié)，又不能離企業(yè)太近，還要加快原始性創(chuàng)新的產(chǎn)出速度和科研要素的流動(dòng)速度。首先，學(xué)術(shù)的前瞻性是根基，要重視重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等各類(lèi)學(xué)科建設(shè)，著力培養(yǎng)高端科學(xué)家和拔尖青年學(xué)術(shù)人才，提升研究所的國(guó)際學(xué)術(shù)影響力。其次，加速轉(zhuǎn)移人才和技術(shù)是重點(diǎn)，要通過(guò)專(zhuān)利許可與轉(zhuǎn)讓、商標(biāo)授權(quán)、企業(yè)委托項(xiàng)目、職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)等一切可能的形式來(lái)加速轉(zhuǎn)移技術(shù)，通過(guò)體系結(jié)構(gòu)和算法精品課程等特色鮮明的研究生教育、企業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、科研人員下海等多種模式加速轉(zhuǎn)移人才。最后，分類(lèi)服務(wù)四類(lèi)企業(yè)是抓手，這包括PI創(chuàng)業(yè)的startup公司，企業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室服務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)型大企業(yè)，分所服務(wù)的地方特色企業(yè)，以Lab創(chuàng)業(yè)和支撐國(guó)家戰(zhàn)略新型產(chǎn)業(yè)為特征的骨干企業(yè)。
實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任李曉維研究員認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)室是從事應(yīng)用基礎(chǔ)研究的實(shí)驗(yàn)室，其特色是技術(shù)的輻射作用，很多技術(shù)創(chuàng)新的源頭來(lái)自于實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)創(chuàng)新方法到關(guān)鍵技術(shù)，由產(chǎn)品原型到產(chǎn)品，再到推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，形成一條“想得到、做得出、用得上、賣(mài)得掉”的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。
從“強(qiáng)調(diào)價(jià)值導(dǎo)向的研究”這一宗旨出發(fā)，實(shí)驗(yàn)室肩負(fù)三大使命，一是為提高我國(guó)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)整體研究水平作出貢獻(xiàn)；二是彌補(bǔ)本土創(chuàng)新鏈條的欠缺，加強(qiáng)“源頭”的創(chuàng)新力度；三是做對(duì)中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)有價(jià)值的研究。具體而言，實(shí)驗(yàn)室要在十年之內(nèi)完成兩大突破，即研制艾級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)和十億級(jí)高通量計(jì)算機(jī)，以及研發(fā)出解決數(shù)據(jù)處理難題的數(shù)據(jù)處理器（DPU）。
近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室在“科研定位與創(chuàng)新”、“人才培養(yǎng)與隊(duì)伍建設(shè)”、“文化建設(shè)與宣傳”等方面取得了顯著成績(jī)。特別是隨著國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“建設(shè)期”的結(jié)束，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已邁入到一個(gè)全新的發(fā)展階段。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將進(jìn)一步加強(qiáng)內(nèi)部管理與對(duì)外合作，加強(qiáng)計(jì)算所內(nèi)外創(chuàng)新鏈上下游的協(xié)同、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不同方向的協(xié)同，創(chuàng)造出有中國(guó)特色的人員、技術(shù)流動(dòng)機(jī)制和利益回報(bào)機(jī)制，保障體系結(jié)構(gòu)學(xué)科的可持續(xù)發(fā)展，為我國(guó)學(xué)科建設(shè)和科技發(fā)展貢獻(xiàn)更大力量。
實(shí)驗(yàn)室主任簡(jiǎn)介： 孫凝暉，男，博士，研究員。1968年3月出生，籍貫安徽壽縣。現(xiàn)任中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所所長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。曾任國(guó)家智能計(jì)算機(jī)研究開(kāi)發(fā)中心主任。先后作為技術(shù)骨干、技術(shù)負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人參加了包括曙光1號(hào)、曙光1000、曙光2000-I、曙光2000-II、曙光3000、曙光4000L、曙光4000A、曙光4000H，曙光5000，曙光“星云”等系列曙光高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研制工作。1997年獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，1995年、2001年、2003年、2006年、2013年五次榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，1999年獲中科院青年科學(xué)家一等獎(jiǎng)，作為團(tuán)隊(duì)帶頭人的“曙光4000系列高性能計(jì)算機(jī)”于2005年獲中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)，2009年獲得國(guó)家杰出青年基金資助。
實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主任簡(jiǎn)介： 李國(guó)杰，男，院士。1943年5月生，1995年當(dāng)選中國(guó)工程院院士，2002年當(dāng)選第三世界科學(xué)院院士。第九屆、十屆全國(guó)人大代表，中共十七大代表。曾任中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所所長(zhǎng)(1999年12月至2011年7月)，現(xiàn)任計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主任、中科院計(jì)算所首席科學(xué)家、曙光公司董事長(zhǎng)、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)、國(guó)家信息化專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì)信息技術(shù)與新興產(chǎn)業(yè)專(zhuān)委會(huì)副主任、英文版學(xué)報(bào)《Journal of Computer Science and Technology》主編、中國(guó)科學(xué)院學(xué)位委員會(huì)副主席、中國(guó)科大計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制學(xué)院院長(zhǎng)等職。主持研制成功曙光1號(hào)并行計(jì)算機(jī)、曙光1000大規(guī)模并行機(jī)和曙光2000/曙光3000超級(jí)服務(wù)器,領(lǐng)導(dǎo)研制成功曙光4000超級(jí)服務(wù)器、曙光5000A高效能計(jì)算機(jī)，其中，曙光1號(hào)獲1994年中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)和1995年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)；曙光1000獲得1996年中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)和1997年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。曙光2000和曙光3000分別獲得2001年和2003年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。領(lǐng)導(dǎo)計(jì)算所研制成功龍芯高性能通用CPU。
