在电影《阿波罗13号》中的一个场景中，电力对设备运行的重要性得到了充分体现。飞船运行及后续重启所需的电力，是宇航员最终成功返回地球的关键（剧透提醒）。
一个常被忽视的事实是，每个运行中的应用都会消耗能源，直到因风暴或其他外部事件停电时，我们才会意识到这一点。如今，我们依靠应用来控制照明、锁门和驾驶汽车，因此，能源消耗既包括用电量，也包括CPU周期。
我们或许会调侃今天的浏览器运行得有多慢，并不好意思地承认，这可能是因为打开了30多个标签页。但事实上，计算能力并非取之不尽。在任何资源受限的环境中，例如边缘环境，可用于运行我们在工作、生活和娱乐中几乎每天都依赖的自动化、数据处理和通信功能的计算能力甚至更少。
尽管我们不断突破工程技术的极限，但关于摩尔定律即将失效的呼声仍在提醒我们：一平方英寸内能容纳的晶体管数量终究有限，手机中能装入的组件数量也有限，而部署在蜂窝通信基站内的一组服务器所能提供的计算能力同样有限。
因此，边缘由所有设备、端点和计算能力受限的节点组成，需要在不相应增加设备尺寸和占用空间的情况下提升可用算力。这一需求推动了基础设施复兴。这场尚未引起广泛关注的变革，重点是利用专用（优化）算力，有效提升这些受限环境的整体容量。
硬件优化计算的演进
硬件优化计算的演进早已开始，最初采用面向密码学的专用加速“卡”，随后发展出GPU（图形处理单元），如今又出现了DPU（数据处理单元）。
每一次演进都会分离出特定的处理任务，并将其真正硬编码到芯片中，从而大幅提升处理能力，以更快、更高效地处理数据。这正是21世纪初期密码加速卡的技术基础。此类加速卡显著提升了加密和解密（密码运算）处理性能，最终推动了SSL Everywhere的普及。相邻市场也出现了类似进展，重点是提高存储处理速度。TOE（TCP卸载引擎）是“一种在硬件卡上实现TCP/IP协议的网络设备。TOE接口还为Data ONTAP提供了连接1 GbE或10 GbE基础设施的接口。10 GbE PCIe TOE卡完全支持Data ONTAP中的NFS、CIFS和iSCSI TCP应用。”
基本上，每当需要在受限环境中提升容量时，无论限制来自经济因素还是物理条件，都会引入用于优化的硬件组件。
DPU目前备受青睐，这既得益于NVIDIA，也源于人们对AI和机器学习相关应用的兴趣日益浓厚。它体现了当前为突破计算物理限制所做的努力。
DPU在边缘端的作用
边缘等环境需要借助硬件优化计算来提升算力。无论是在制造业中，工业物联网（IIoT）要求以极低延迟（低于20 ms）实时处理数据，还是在医疗保健领域，健康数据的处理速度可能关乎生死，都需要采用硬件优化计算。
这意味着，任何旨在帮助组织充分利用边缘环境的应用中心型平台，都必须将硬件优化计算作为一项关键能力。
DPU让更多企业能够使用优化的计算能力。结合适当的软件栈，并由适当的平台提供支持，边缘将能够为企业带来目前大型超大规模提供商所享有的同等效率和优势。
因此，我们将继续与NVIDIA等合作伙伴携手合作。虽然软件正在渗透一切，包括边缘，但为一切提供算力的仍然是硬件。通过硬件优化，无需占用更多空间即可提升算力。
关于作者
Lori MacVittie是F5首席技术官办公室的杰出工程师兼首席技术布道师，在应用交付、自动化战略和基础设施领域拥有深厚的专业知识。无论是为AI智能体定义防护机制、剖析脆弱的多云架构，还是探索可扩展系统的极限，她都善于化繁为简。她在应用开发、IT架构以及网络和系统运维领域拥有30多年的行业经验。加入F5之前，她曾担任技术编辑，并因出色表现获得奖项。 MacVittie拥有计算机科学硕士学位，著述颇丰，出版作品涵盖安全、云和企业架构领域。她还热衷于桌面游戏和电子游戏，并且对奶酪有着毫不掩饰的鲜明见解。
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