在DPU性能基准评测白皮书里，阐述了DPU在网络、存储、打算和信息安全四个领域的评测和实现方法，这也是DPU开释潜能的四大领域，同时它们正好又是数据中央的关键环节。因此，DPU、CPU、GPU被称为算力经济时期的三驾马车，DPU成为数据中央领域“第三颗主力芯片”。此外，智能驾驶、数据通信、网络安全等也是DPU的目标运用领域。根据赛迪网的估算，从2023年开始环球DPU市场规模将打破百亿美元，后续年增长率超50%。
图源：赛迪网
这便是为什么英伟达CEO黄仁勋在发布该公司首款DPU产品时要着重强调，“这只是一个开始。”目前，不仅英伟达等家当巨子在紧盯DPU赛道，井芯微电子等初创公司也脱颖而出，展现出非凡的技能实力，产品得到行业认可。
DPU是什么？
要想知道DPU为什么热，那么首先就要搞清楚，DPU到底是什么？
DPU的英文全称为Data Processing Unit，直译过来便是数据处理单元，也被一些从业者称为数据中央处理器。 DPU以数据为中央，核心浸染是做数据加速处理，帮助系统办理CPU处理效率低，GPU又无法处理的负载。
根据DPU技能白皮书，DPU处理的数据和传统DSP、基带处理器等处理器处理的“旗子暗记”，以及GPU处理的图形图像类数据不同，DPU处理的数据是更加靠近底层架构、数字化的各种信息，特殊是各种时序化、构造化的数据，比如大型的构造化表格，网络流中的数据包，海量的文本等等。
DPU架构参考设计
图源：DPU技能白皮书
DPU潜力巨大
不难创造，DPU因此办理数据中央发展瓶颈为第一出发点而提出的，是数据中央用做事器走向异构打算的最大受益者。随着数据中央市场的发达发展，DPU在该领域的潜力巨大。
以中国市场为例，数据中央第一波浪潮于2014年-2015年拉开帷幕，紧张做事于当时快速发展的互联网，当时海内涌现了很多数据交易所。从详细特色来看，数据中央第一波浪潮因此打算为核心，然而很快以CPU为紧张算力平台的办法便涌现了瓶颈，且CPU在资源管理方面普遍存在20%-30%的算力资源摧残浪费蹂躏，这就带来了算力提升的无力感。
数据中央第二波浪潮开始于2020年，也便是人们所说的“DPU元年”，个中最明显的变革是数据中央不再强调打算中央和算力中央的观点，而是回归以数据为中央的实质。在这个过程中，云和运用算法的种类都愈发丰富多样，提升数据处理效率当然还是紧张目标，不过给CPU减负以增强系统调度能力也是一个大方向。
从“以打算为中央”到“以数据为中央”是巨大的不雅观念转变，DPU得以从浩瀚协处理器中脱颖而出。作为数据处理的专用引擎，未来不断丰富的DPU产品类型将使得CPU回归自己善于的领域——统筹全局和任务调度，开释CPU的算力到上层运用，DPU将化身为新的系统网关、存储入口、算法加速沙盒以及安全引擎。
从下图能够看出，在以数据为中央的数据中央框架下，DPU可谓是无处不在。
传统云打算根本举动步伐与以数据为中⼼的数据中⼼架构对⽐
图源：DPU技能白皮书
当然，DPU想要在数据中央领域兑现潜能也须要战胜一些寻衅。首先，在硬件层面DPU的产品种类须要足够丰富，如上所述，须要在网络、存储、打算和信息安全四大维度对CPU进行全面卸载，同时不同厂商的DPU产品须要遵照通用的标准，并在整体方案上表示总拥有本钱上风；在软件层面，当前CPU和GPU在数据中央的运用均具有标准的软件框架，实现了软硬件解耦，DPU加入后，这也是一个长期且具有寻衅的事情。
上述内容已经提到，DPU的终端运用处景绝不仅仅是在数据中央，在智能驾驶、数据通信、网络安全等领域，DPU也有广阔的运用前景。
比如在通信领域，基于DPU实现的⽹络功能虚拟化可运用于5G 边缘打算UPF，提升5G通信在垂直行业的高速和大带宽能力；在网络安全领域，DPU可助力打造硬件信赖根，并能够以完备卸载的办法实现隔离⽹络虚拟化，与主机操作系统相隔离，利用户免受黑客攻击；在自动驾驶领域，DPU供应的各种虚拟化功能，可以更好地帮助开拓者实现“软件定义汽车”。
国产DPU助力中国“新基建”
DPU已经打开了一个大的家当化趋势，我国“新基建”计策中的各领域将率先受益，加速数字化转型。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，再加上国家在5G和自动驾驶等家当的伟大布局，国产DPU未来发展前景明朗。
紧抓DPU家当的中国芯机遇，井芯微电子技能（天津）有限公司（以下简称：井芯微）虽然还是一家年轻的初创企业，但是在DPU技能研发和产品商用进度方面，已经达到了海内领先水平。
井芯微于2020年在天津经开区成立，专注在新打算、新网络、新安全等创新赛道，为党政军、金融、能源、交通、电力、电信等重点行业的目标客户带来领先的DPU产品和技能做事。
根据DPU技能白皮书，DPU架构有三大核心组成部分，分别是掌握平面、IO子系统和数据平面。在IO子系统方面，井芯微供应RapidIO嵌入式系统互连以及软件定义互连交流等原创性技能，已成功研发出RapidIO交流芯片NRS1800、软件定义互连交流芯片SDI3210、内平生安交流芯片ESW5610、桥接芯片PRB0400等系统IO产品。
在数据平面，井芯微已经发布一款集成AI引擎的网络处理智能芯片——井芯2820，紧张面向云打算和数据中央网络运用及干系的任务卸载，并供应智能化的网络监控和管理能力。网络数据包的处理是DPU第一个发力场景，以“网络+算力”的模式为CPU 卸载，因此DPU也常常被视为 SmartNIC （智能网卡）的升级版，但我们都知道DPU的潜力绝不止于此。
井芯2820实现了2-7层的报文解析和应对云打算、工业互联网等关键运用的加速能力。同时，该芯片具备可升级扩展能力，能够应对变革迅速的大数据处理、时延敏感运用哀求，并具备快速支配能力。
井芯2820支持三大运用处景：
标准网卡模式该模式下，芯片事情在标准的网卡办法，可以配置成2100GE标准网卡、410GE网卡、225GE或者210GE网卡，支持最大16PCIE4.0，支持多虚拟机的SR-IOV数据传输。软件通过标准的linux网卡驱动访问网络接口卡。
智能网卡模式该模式下，CPU和AI引擎参与数据处理，芯片事情在智能卸载模式。数据报文经由两个路径发送，一个是掌握路径，干系的协议报文，掌握报文转发至CPU核，用于各种协议掌握面例如RDMA，OVS等的处理；一个是数据路径，用于处理报文的封装/解封装，数据处理加速等。AI引擎实时提取和剖析输入数据，检测和识别数据流量是否有恶意攻击行为，进行上报和告警。
独立主控模式该模式下，井芯微网络处理智能芯片可以独立事情，成为一颗具备AI引擎的网络主控CPU芯片。PCIE事情在RC模式下，可外接各种外设，例如24口/48口千兆交流芯片、SRIO交流芯片等。CPU运行独立的linux操作系统和网络协议栈，实现交流机的主控功能。
这颗双100G网络处理智能芯片的推出，代表了本土企业在DPU领域的开拓迈出了关键一步。后续，井芯微将持续关注软件定义互连、内平生安和类脑打算三大计策方向，推动DPU等产品的快速迭代，为国家“新基建”计策推进贡献创新力量。
