大數據應用，例如機器學習和人工智慧，需要存取大量資料集來訓練演算法或神經網路。這產生了將應用所需的所有資料移動至處理器的需求。透過網路移動大量資料需要時間、金錢且會佔用網路頻寬。這不是一個可持續或最佳的方法。

根本原因在於目前的 von Neumann 電腦架構持續了 30 餘年。在此機型中，其餘的電腦系統都是以處理器為核心（稱為「通用運算架構」）。一項提議的解決方案是使記憶體成為電腦的焦點，以記憶體為中心的電腦架構。但是，由於所有目前的作業系統和應用程式是構建於 von Neumann 電腦之上，因此，實作非常複雜。使用大量記憶體的多個處理器需要實作快取一致來避免兩個處理器嘗試存取或重寫另一個處理器可能需要的記憶體位置。移至高度平行的處理讓多核心存取記憶體快取和一致取得一些進展，但是它們使用相對較少的記憶體空間。將共用記憶體擴充至多個 TB 的資料會為架構的轉變會讓複雜度增加。我們的調查方向是瞭解轉型至以記憶體為中心的架構的代價是什麼。

兩種不同的記憶體技術目前用作 CPU、SRAM 和 DRAM 所存取的記憶體。均為揮發性記憶體，意味著在電源故障或關閉時，儲存的資料將會遺失。現在正在開發一種全新類別的非揮發性記憶體（持續或儲存類記憶體，SCM），電源中斷時資料不會遺失

離 CPU 近的記憶體需要更快的存取速度，或延遲接近 CPU 時脈速度，因而用作 CPU 快取記憶體。SSD 和 HDD 資料儲存裝置的延遲太慢，無法使用。在討論此主題時將記憶體與儲存裝置區分開來非常關鍵（此處記憶體是指用於登錄的位元可定址記憶體，快取由 CPU 存取，而儲存裝置是指使用系統組織和儲存資料的裝置，因此是非位元可定址）。

一些低延遲的非揮發性記憶體設計可與 DRAM 媲美：這些稱為 MRAM（磁阻隨機存取記憶體）或 STT-MRAM（旋轉傳輸扭力磁阻隨機存取記憶體）。延遲介於 DRAM 和 SSD 之間的其他技術為 PCM（相變記憶體）或 ReRAM（電阻隨機隨取記憶體）。Western Digital 已研究非揮發性記憶體數年，範圍從基本材料研究（包括單元物理和設計）到記憶體單元陣列製程與測試。一項產品投入新興市場是所有這些共同努力的結果。這三大方面都是此技術的「硬體」方面。其他研究針對的是向非揮發性記憶體轉型的「軟體」方面。

多年來，軟體程式師一直使用揮發性 DRAM 和 SRAM 編寫軟體，因此，程式碼中的很多內容可以證實這一現狀。如果 DRAM 取代為持續非揮發性記憶體將會發生什麼？ 此外，如果向延遲接近 DRAM 的電腦或伺服器新增記憶體，將如何使用此全新的 SCM（儲存類記憶體）？ 需要對核心和作業系統執行哪些變更？ 這會對產業的 SaaS（儲存裝置即服務）區隔產生哪些影響？ 這會對災難復原區隔產生哪些影響？ 在現實中，軟體階層的每個區隔將需要檢閱此變更對其產品和服務產生的影響。變更不會一夜之間發生，因此，在轉變至非揮發性記憶體的過程中，將有一段時間，路徑並不清楚，因此必須考量向後相容性。或者，公司可以選擇根據電腦系統的新記憶體組態提供產品，以快速利用非揮發性記憶體。採納此變更是否會先影響雲端提供者，或企業資料中心發揮帶頭作用？

由於存在與此轉變相關的未知數，那麼我們該如何應對？ 如果回溯過去，想想持久性記憶體，就會發現它有可能會成為引入行業的最具顛覆性的技術之一，且有可能影響我們與裝置的日常互動。要變更整個行業還有待時日，需與標準化群組、開放原始碼社群以及具有非開放原始碼的公司展開合作。

Western Digital 的以記憶體為中心的活動需要理解可從以記憶體為中心的架構受益的使用案例，我們選擇的使用案例為機器學習 (ML)。機器學習和人工智慧正快速成為我們日常生活的一部分，且期待其將繼續發展並在我們生活的許多方面扮演重要角色。Western Digital 確實有調查在我們的產品和程序中使用 ML 與 AI 的工程專案，但是未來 CTO Office 的精力會投入到 ML 與 AI 需求。CTO Office 所推動的兩個主要調查領域為加速器和演算法，二者都在繼續演變。

專門設計的加速器對於 ML 和 AI 應用尤其有用。加速器針對特定應用而設計，其中微架構和指令集限制為僅 ML 應用所需的內容。由於此加速器是功能特定的，且可大幅減少處理大型資料集所需的時間。加速器為專用晶片如何增加傳統通用運算 CPU 來減少 ML 應用的時間和能源需求的範例。研究發現，將標準 CPU 設計與針對特定工作負載最佳化的設計進行比較時，能源和處理速度可能有 10 倍或更高的改善。使用 ML 與 AI 的應用目前數量劇增，因而為專門針對這些資料密集型應用而設計的加速器帶來機遇。

為何傳統的資料儲存公司 Western Digital 要啟動此計劃並投資
RISC-V？

這涉及到多方面的原因。首先，這個開放原始碼模型已得到 Linux 試用並大獲成功，RISC-V 基金如今為其推出了硬體平台來啟動新世代的創新。另一個原因在於，RISC-V 提供無可比擬的可組態性。  憑藉 RISC-V 的開放式協作與靈活性，Western Digital 得以打造專用於以資料為中心的應用程式的處理器。  幾乎每款 Western Digital 產品都包含某種處理核心。我們的產品目前每年使用的核心數量達十億枚，並且我們公開承諾會將處理器核心轉換為 RISC-V。在將 RISC-V 核心與我們的產品相結合的同時，我們也致力於開發支援生態系統，並在此生態系統中將資料作為驅動新世代創新的重要資源。