[论文解读] Democratizing Design for Future Computing Platforms

Luís Ceze, Mark D. Hill+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 26, 2017

Scientific Computing and Data Management被引用 4

一句话总结

本文提出一项国家级战略，通过开发开源硬件组件、工具和设计流程，降低初创企业、学术界和政府机构在硬件设计方面的门槛。借鉴开源软件的成功经验，该方法可加速未来计算平台的软硬件协同设计，实现更快速、更具包容性的创新。

ABSTRACT

Information and communications technology can continue to change our world. These advances will partially depend upon designs that synergistically combine software with specialized hardware. Today open-source software incubates rapid software-only innovation. The government can unleash software-hardware innovation with programs to develop open hardware components, tools, and design flows that simplify and reduce the cost of hardware design. Such programs will speed development for startup companies, established industry leaders, education, scientific research, and for government intelligence and defense platforms.

研究动机与目标

• 应对软件快速进步所带来对硬件创新日益增长的需求。
• 克服当前硬件设计成本高昂且复杂的问题，从而将参与范围从大型组织扩展至更广泛群体。
• 通过开放标准和工具，使硬件开发如同软件开发一样便捷，从而推动更广泛的创新。
• 通过加速平台开发，支持国防、情报和科研等国家优先事项。
• 通过公共投资于开放基础设施，培育可持续的硬件创新生态系统。

提出的方法

• 提出由政府主导的项目，以开发开源硬件组件和设计工具。
• 采用类似开源软件的模式，强调社区协作与共同开发。
• 整合开源硬件设计流程，简化从概念到制造的转化过程。
• 建立用于硬件设计仿真、验证和测试的共享基础设施。
• 通过标准化接口和模块化设计原则，促进互操作性与复用性。
• 利用现有开源生态系统（例如 RISC-V）作为可扩展硬件创新的基础构建模块。

实验结果

研究问题

• RQ1 开源硬件组件和工具在多大程度上可降低硬件设计的成本与复杂性？
• RQ2 政府项目在加速软硬件协同设计创新方面可发挥何种作用？
• RQ3 将开源原则应用于硬件，能在多大程度上复制开源软件所取得的成功？
• RQ4 开源硬件生态系统如何支持国防、情报和科研等国家优先事项？
• RQ5 为实现长期开源硬件创新，需要哪些基础设施与政策框架？

主要发现

• 开源硬件举措可显著降低初创企业和学术机构的进入门槛。
• 政府对开源硬件工具和设计流程的投资，可加速各领域的创新周期。
• 开源软件的成功经验为通过社区协作实现硬件创新的规模化提供了可验证的模式。
• 标准化、模块化且可复用的硬件组件可加快新型计算平台的原型设计与部署速度。
• 开源硬件生态系统可通过减少对专有平台的依赖，增强国家网络安全与技术自主权。
• 对开源硬件基础设施的公共投资，可通过加速研发进程，带来更广泛的经济与科学效益。