01. 契機(jī)

從廣義上講，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)這門科學(xué)主要為當(dāng)前和未來的處理系統(tǒng)優(yōu)化軟硬件。盡管還有其他幾個(gè)發(fā)表計(jì)算機(jī)體系研究的頂級(jí)會(huì)議，像ASPLOS、HPCA和MICRO， 但I(xiàn)SCA（國際計(jì)算機(jī)體系研討會(huì)）是最古老、運(yùn)行時(shí)間最長、最負(fù)盛名的計(jì)算機(jī)體系研究會(huì)議之一。自1973年，除1975年外，ISCA每年舉辦一次。今年將是ISCA成立50周年。因此，我們今天回顧過去50年的ISCA，以分析總結(jié)是誰和什么因素在這段時(shí)間內(nèi)推動(dòng)了計(jì)算系統(tǒng)的發(fā)展和創(chuàng)新。這篇分析是為了慶祝ISCA成立50周年。因此，應(yīng)該相應(yīng)地看待其范圍。盡管我們在分析中非常注重?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)與可靠性（第2節(jié)），但考慮到會(huì)議早期數(shù)字記錄的框架和議題已經(jīng)被保存很久了，故此可能會(huì)有一些錯(cuò)誤和舍入痕跡。如果您有任何更正，請聯(lián)系我們，我們可以更新我們的Arxiv草案以反映您的勘誤。最后，像ISCA名人堂網(wǎng)站上的警示性評(píng)論所言（“一個(gè)真正的名人堂應(yīng)該由影響力決定，而不是論文數(shù)量。”），我們想承認(rèn)，我們的一些數(shù)據(jù)可能只反映了部分事實(shí)。話雖如此，我們的研究仍然找到了幾個(gè)有趣的趨勢，我們認(rèn)為這些趨勢能夠更廣泛的影響社區(qū)并產(chǎn)生更深的見解。

02. 方法

我們收集了關(guān)于ISCA的社區(qū)和機(jī)制是如何隨著時(shí)間的推移而發(fā)展的相關(guān)信息、ISCA的行業(yè)和內(nèi)容是如何隨著時(shí)間的推移而發(fā)展的相關(guān)信息，以及關(guān)于ISCA出版人員的趨勢。ISCA共發(fā)表論文2134篇。因此，手動(dòng)對(duì)每篇論文進(jìn)行分析和分類是非常具有挑戰(zhàn)性的工作，其不但非常耗時(shí)，而且容易出錯(cuò)。所以，我們創(chuàng)建了一個(gè)腳本生態(tài)系統(tǒng)，利用DBLP和谷歌學(xué)術(shù)來收集盡可能多的信息。我們選擇同時(shí)使用DBLP和谷歌學(xué)術(shù)進(jìn)行研究，因?yàn)樗鼈兌加靡子谠L問的格式提供了所需信息的子集。例如，谷歌學(xué)術(shù)可以很容易地統(tǒng)計(jì)論文的引用次數(shù)，而DBLP可以很容易地對(duì)特定年份或作者的ISCA出版物進(jìn)行更多的歷史搜索。此外，基于DBLP的腳本構(gòu)建在已經(jīng)用于維護(hù)ISCA名人堂的腳本之上，而后者本身是利用DBLP和CSRankings［1］腳本基礎(chǔ)架構(gòu)的修改版本。雖然這些資料庫不能保證具有完全相同的信息，但我們盡力保持每個(gè)實(shí)驗(yàn)是自洽并符合所記錄數(shù)據(jù)的。

然而，由于時(shí)間連貫性問題、命名問題（例如，DBLP和谷歌學(xué)術(shù)研究可能會(huì)認(rèn)為“David Patterson”和“David A. Patterson”是不同的人）以及模式/格式差異等各種原因，我們沒有嘗試修復(fù)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)。對(duì)于有些特殊情況，特別是在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之前的ISCA中的檔案，DBLP和谷歌學(xué)術(shù)都沒有必要的信息。在這些情況下，我們使用每年ISCA會(huì)議記錄的紙質(zhì)副本（例如，總主席和項(xiàng)目主席的歡迎筆記）作為提交或接受論文數(shù)量等信息的最終權(quán)威證明。在此，我們感謝馬克·希爾收集的ISCA議程表，這些證明是非常有價(jià)值的。

此外，我們對(duì)ISCA幾十年的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下分組：1973-1982年、1983-1992年、1993-2002年、2003-2012年和2013-2022年。由于1975年沒有召開ISCA，這意味著第一個(gè)十年只包含9年的出版物，而隨后的十年則包含完整10年的出版物。為了保證在某些情況下的數(shù)據(jù)連貫性，我們選擇的期刊不包括即將到來的2023年的出版物。同樣，在某些情況下（例如，創(chuàng)建詞云），我們選擇1973年、1983年、1993年、2003年、2013年和2023年作為“樣本”年份來檢查趨勢，這是因?yàn)闄z查每年的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢將導(dǎo)致顯著的重疊從而增大處理開銷，但結(jié)果卻沒有太大變化。

多年來，ISCA在許多方面也有了顯著的發(fā)展和變化。其中一個(gè)更有趣的數(shù)據(jù)是論文如何被引用和內(nèi)建。ISCA早于搜索引擎和數(shù)字圖書館。例如，ACM的數(shù)字圖書館［2］始于1998年，IEEE Xplore始于2000年［13］。在20世紀(jì)70年代和80年代，尋找參考文獻(xiàn)的相關(guān)工作是一項(xiàng)很龐雜的工作——你必須去圖書館閱讀紙質(zhì)論文，尋找參考文獻(xiàn)——這就導(dǎo)致每篇論文的參考文獻(xiàn)數(shù)量減少了。此外，ISCA（以及ASPLOS等其他會(huì)議）在2015年左右改變了參考文獻(xiàn)的論文長度政策，希望增加計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)類論文的引用數(shù)量。Arxiv這樣的平臺(tái)、HPCA這樣的新會(huì)議的加入，以及像ASPLOS這樣的現(xiàn)有會(huì)議召開頻率的變化（從兩年一次改為一年一次），也都共同增加了每年計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)論文的數(shù)量。因此，直至2023年，每年在頂級(jí)學(xué)術(shù)場所發(fā)表的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)論文大約是1990年的5倍。同樣，與20世紀(jì)70年代和80年代的ISCA論文相比，如今每年發(fā)表的論文數(shù)量更多，并且ISCA鼓勵(lì)這些論文引用更多相關(guān)的論文，這大大增加了最近ISCA論文的引用次數(shù)。例如，1978年ISCA的27篇論文平均引用12次（總數(shù)為316次），而40年后的ISCA有63篇論文平均引用58次（總數(shù)為3636次）。ISCA 2018年的總數(shù)比1978年增加了約12倍。因此，2023年發(fā)表的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)論文的引用次數(shù)可能比1990年的論文多25倍。我們還發(fā)現(xiàn)，較新的論文比較老的論文更有可能引用其他更近期的論文。同樣，ISCA論文的作者數(shù)量也在逐年增加［8］［12］。這種變化意味著更近期的ISCA論文更有可能被高引用，而且由于這些論文的作者的論文被大量引用，這會(huì)導(dǎo)致他們的文章更有可能被引用，形成雪崩效應(yīng)。

03. ISCA數(shù)據(jù)的趨勢

3.1 ISCA社區(qū)和機(jī)制：增長趨勢

圖1顯示了ISCA成立50年來提交給ISCA的論文數(shù)量、被ISCA接受的論文數(shù)量和ISCA的錄取率。此外，綠線、紅線和藍(lán)線分別顯示了這些指標(biāo)的粗略趨勢

ISCA論文提交：多年來提交的論文數(shù)量不斷增長，反映了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)社區(qū)的發(fā)展：ISCA 1973年大約有70篇論文提交，而ISCA 2023年大約有400篇論文提交，論文提交數(shù)量增加了6倍。然而，這種增長并不總是線性的。例如，1988年ISCA提交的論文數(shù)量與前一年和后幾年相比有顯著的增加。

更寬泛地說，在20世紀(jì)80年代末和90年代初，有些年份提交的ISCA論文數(shù)量呈下降趨勢。在1988年ISCA首次在夏威夷舉行時(shí)，ISCA的投稿數(shù)量大幅增加。然而，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的其他年份的投稿數(shù)量相對(duì)于前一年出現(xiàn)波動(dòng)的原因目前還不太清楚。一種可能的解釋是，ISCA試圖保持單一投稿軌道。雖然這并不會(huì)比論文提交量對(duì)論文接受率產(chǎn)生更多的影響（下文將進(jìn)一步討論），但這也許對(duì)論文提交量產(chǎn)生了寒蟬效應(yīng)。這也是為什么一些其他計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)會(huì)議召開的時(shí)期，ISCA的投稿數(shù)量會(huì)出現(xiàn)下降，可能有些學(xué)者在選擇投稿論文的對(duì)象時(shí)選擇了其他會(huì)議，從而導(dǎo)致了一些波動(dòng)。盡管如此，我們認(rèn)為對(duì)在這段時(shí)間內(nèi)提交的論文為什么減少做一些額外的分析是有必要的。

ISCA論文提交量和接受率：雖然在過去的50年里，論文的提交量顯著增加，但被接受的論文數(shù)量（圖1中藍(lán)色部分）的增長速度要慢得多：從1973年的ISCA到2023年的ISCA，盡管論文提交量增加了6倍，但被接受的論文數(shù)量只增長了2倍。因此，ISCA的接受率（圖1中紅色部分）從1973年的~50% （ISCA）穩(wěn)步下降到2023年的~20% （ISCA）。我們認(rèn)為，這凸顯了隨著會(huì)議重要性的提高，ISCA的對(duì)投稿者及論文的選擇性越來越強(qiáng)。

圖1：在ISCA成立的50年里，提交論文的數(shù)量、被接受的論文數(shù)量和錄取率是如何變化的。

每篇論文的作者數(shù)量：圖2顯示了50年來每篇被接受的ISCA論文的平均作者數(shù)量的變化情況。20世紀(jì)90年代末的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，ISCA的平均每篇論文的作者數(shù)量在穩(wěn)步增加［12］。圖2顯示，這一趨勢在很大程度上延續(xù)到了現(xiàn)代。雖然早期的ISCA有一些論文只有一個(gè)作者，或者只有很少的作者（例如，1973年平均只有2.1個(gè)作者），但數(shù)據(jù)顯示，這種論文越來越少。正如在之前的統(tǒng)計(jì)結(jié)果［12］中指出的那樣，我們認(rèn)為這體現(xiàn)了在建立越來越大、越來越復(fù)雜的系統(tǒng)以及進(jìn)行研究所需的配套方法（如模擬器、FPGA平臺(tái)或真實(shí)系統(tǒng)）方面日益增加的難度和挑戰(zhàn)。然而，有趣的是，這一趨勢并不完全是線性的：例如，2007 - 2010年，作者的平均數(shù)量從4.7下降到3.7。目前還不清楚為什么會(huì)出現(xiàn)這種下降，因?yàn)樵谶@段時(shí)間內(nèi)，有像Annton和Corona這樣的論文的作者數(shù)量很多。因此，我們懷疑這里的論文接受趨勢中可能有一些異常點(diǎn)。在2019年（5.0）和2020年（6.6）之間，平均作者數(shù)量也有一個(gè)很大的峰值。我們認(rèn)為，這一峰值與行業(yè)運(yùn)行發(fā)展軌跡的介紹性論文的加入［11］有關(guān)，比如像AMD的Exascale論文，谷歌的TPU論文和Groq的TSP論文。

這些論文中的每一篇都至少有22位作者，一般來說，關(guān)于大型工程項(xiàng)目的論文往往有很多作者，這使得這些論文在ISCA被更頻繁地接受時(shí)，每篇論文的作者數(shù)量的平均值顯著增加。然而，即使在這類論文以外的其他論文中，作者的數(shù)量也在穩(wěn)步增加。

項(xiàng)目委員會(huì)（PC）：由于論文投稿量的大幅增加，ISCA主項(xiàng)目委員會(huì)（即不包括外部審稿人或推薦人）需要擴(kuò)大。ISCA 1973年項(xiàng)目委員會(huì)只有11個(gè)成員，而ISCA 2023年項(xiàng)目委員會(huì)的成員數(shù)目增長到113個(gè)，在過去的50年里，項(xiàng)目委員會(huì)成員數(shù)量增加了10倍！事實(shí)上，在去年的ISCA項(xiàng)目委員會(huì)會(huì)議上，“沖突縮放室（Conflict Zoom Room）”的人數(shù)有時(shí)比1973年的原始ISCA項(xiàng)目委員會(huì)的人數(shù)還要多！

圖2：在ISCA的50年里，每篇被接受論文的平均作者數(shù)量是如何變化的。

3.2 ISCA產(chǎn)業(yè)和內(nèi)容增長趨勢

3.2.1 每十年詞云（關(guān)鍵字集合）

我們考察摘要中的關(guān)鍵詞在過去幾十年里的變化，可以進(jìn)一步了解ISCA在過去50年里的重點(diǎn)和內(nèi)容是如何演變的。圖3A-F顯示了ISCA 1973、ISCA 1983、ISCA 1993、ISCA 2003、ISCA 2013和ISCA 2023的摘要中最常見關(guān)鍵詞的詞云。在過濾掉“The”等常用詞之后，詞云顯示的是每一年所有摘要中具有代表性的關(guān)鍵詞。具有代表性的單詞的數(shù)量隨年份而變化，從164到286個(gè)單詞不等。這些詞云介紹了幾個(gè)有趣的趨勢。最初十年的ISCA論文集中在設(shè)計(jì)硬件和系統(tǒng)（通常用于小型計(jì)算機(jī)），包括航空電子和氣象的專門設(shè)計(jì)。在較小程度上，其他的主題，如容錯(cuò)也出現(xiàn)在ISCA的第一年，這暗示這一領(lǐng)域的重要性日益增長，因?yàn)?a target="_blank">晶體管變得更小，設(shè)計(jì)更復(fù)雜。在隨后的幾十年里，不同層次的并行成為1983年、1993年和2003年ISCA會(huì)議的共同主題。主題包括故障感知計(jì)算、多處理器、同步、內(nèi)存和高速緩存，以及指令級(jí)并行和其他增加給定處理器內(nèi)并行性的技術(shù)。然而，隨著登納德尺度的逐漸凋亡，架構(gòu)師們越來越多地轉(zhuǎn)向并行和虛擬化，最初他們?nèi)詧?jiān)持進(jìn)行多處理器和多核cpu的工作（ISCA 2003年，2013年），后來越來越多地轉(zhuǎn)向gpu和其他專用加速器（ISCA 2013年，2023年）。這并不奇怪，與前幾年相比，加速器（如機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人）、量子計(jì)算和安全等主題在ISCA 2023中顯得更加突出，這表明這些工作負(fù)載在推動(dòng)未來系統(tǒng)需求方面的重要性，同時(shí)由于暗硅、登納德縮放的終結(jié)和摩爾定律的放緩，也促成了持續(xù)擴(kuò)展多核CPU性能的挑戰(zhàn)。

最初他們?nèi)詧?jiān)持進(jìn)行多處理器和多核cpu的工作（ISCA 2003年，2013年），后來越來越多地轉(zhuǎn)向gpu和其他專用加速器（ISCA 2013年，2023年）。這并不奇怪，與前幾年相比，加速器（如機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人）、量子計(jì)算和安全等主題在ISCA 2023中顯得更加突出，這表明這些工作負(fù)載在推動(dòng)未來系統(tǒng)需求方面的重要性，同時(shí)由于暗硅、登納德縮放的終結(jié)和摩爾定律的放緩，也促成了持續(xù)擴(kuò)展多核CPU性能的挑戰(zhàn)。

圖4顯示了每年關(guān)鍵詞詞數(shù)的累積分布。x軸表示詞云中特征詞的數(shù)量，y軸表示累計(jì)總百分比。數(shù)據(jù)顯示，ISCA論文中的詞匯量變得更豐富，這表明主題多樣性增加（投稿人寫作風(fēng)格的變化也可能是因素）。

圖4：每年關(guān)鍵詞計(jì)數(shù)的累積分布函數(shù)

3.2.2 每年被引次數(shù)最多的論文

表1展示了ISCA召開的每一年被引用最多的論文，每十年被引用最多的論文用綠色突出顯示。圖5和6進(jìn)一步進(jìn)行了擴(kuò)展，將這些論文按類型和主題進(jìn)行了分解（使用第3.2.3節(jié)中討論的相同方法）。檢查這些每年被引用最多的論文，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些有趣的趨勢，這些趨勢表明了ISCA的內(nèi)容和主題在過去50年里是如何演變的，其中一些佐證了我們從3.2.1節(jié)的詞云中得到的結(jié)論：

表1:1973-2022年各ISCA被引論文排名。每個(gè)十年被引用最多的論文用綠色標(biāo)

第一個(gè)十年（1973-1982）：正如Mark Hill所指出的［3］，在ISCA的開放十年中，多處理器論文呈上升趨勢。這些論文跨越了幾個(gè)主題——網(wǎng)絡(luò)/互聯(lián)、故障診斷，甚至關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)——都是針對(duì)多處理器系統(tǒng)或使用多處理器的。然而，這十年來被引用最多的ISCA論文是詹姆斯·史密斯（James Smith）關(guān)于分支預(yù)測策略的研究。盡管引用率不高，但I(xiàn)SCA的第一個(gè)十年也看到了其他主題的論文，如計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)教育（例如，Jonathan Allen的ISCA 1976年的論文）。雖然今天，這些更有可能出現(xiàn)在專業(yè)會(huì)議上，但在70年代，這些主題仍然是新生的，它們在主題中的存在表明了ISCA對(duì)各個(gè)領(lǐng)域創(chuàng)新的關(guān)注。

第二個(gè)十年（1983-1992）：VLIW和多發(fā)射處理器在ISCA的第二個(gè)十年中加入了多處理器類論文。由于這些處理器的并行性，cache的條理性和一致性變得很重要：在1984年、1985年和1988年，這些主題的論文都是被引用最多的論文。此外，內(nèi)存和緩存體系結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)。例如，Jouppi關(guān)于緩存和預(yù)取緩沖區(qū)故障問題的論文，仍然經(jīng)常是研究生計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的必讀材料（這并不奇怪，因?yàn)樗诒灰米疃嗟腎SCA論文列表中排名第十，見表2）。例如，Jouppi關(guān)于緩存和預(yù)取緩沖區(qū)故障問題的論文，仍然經(jīng)常是研究生計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的必讀材料（這并不奇怪，因?yàn)樗诒灰米疃嗟腎SCA論文列表中排名第十，見表2）。

例如，Jouppi關(guān)于緩存和預(yù)取緩沖區(qū)故障問題的論文，仍然經(jīng)常是研究生計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的必讀材料（這并不奇怪，因?yàn)樗诒灰米疃嗟腎SCA論文列表中排名第十，見表2）。

第三個(gè)十年（1993-2002）：1996年引入了SMT論文（同樣，這也是研究生計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的必讀材料）。雖然被引用最多的主題是超標(biāo)量處理器和事務(wù)性內(nèi)存，但這十年是電源和熱管理的高光時(shí)刻。在經(jīng)歷了幾十年的技術(shù)和功率擴(kuò)展之后，這一連串的活動(dòng)暗示了一個(gè)指標(biāo)逐漸不再適應(yīng)當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)需要，即在21世紀(jì)初提出的的登納德擴(kuò)展速度放緩。例如，1998年關(guān)于流水線門控的論文和從2000年到2003年引用的背靠背頂刊論文都討論了降低功率或建模的技術(shù)。

第四個(gè)十年（2003-2012）：ISCA的第四個(gè)十年見證了多核架構(gòu)的繁榮，在某種程度上，也見證了多核架構(gòu)的蕭條。幾乎所有被引用最多的論文要么是關(guān)于多核架構(gòu)的，要么是關(guān)于多核架構(gòu)的互聯(lián)、功率和熱方面的研究，這一現(xiàn)象延續(xù)了過去十年。這十年結(jié)束時(shí)，Doug Berger、Hadi esmailzadeh、Karu Sankaralingam等人在暗硅上的工作指出了多核擴(kuò)展的主要挑戰(zhàn)，即功耗受限。

第五個(gè)十年（2013-2022）：解決暗硅的下一步一般來說是專用化，過去十年清楚地表明了這一點(diǎn)：ISCA的第5個(gè)十年被引用最多的論文開始于一篇關(guān)于GPU功率建模和可重構(gòu)架構(gòu)的文章，但隨后機(jī)器學(xué)習(xí)主導(dǎo)了列表的其余部分。從2015年到2021年，被引最多的論文都是機(jī)器學(xué)習(xí)架構(gòu)的論文，而ISCA 2022年被引最多的論文（到目前為止）是關(guān)于同態(tài)加密和加密數(shù)據(jù)的加速器的。

3.2.3 整體被引用最多的論文

然而，它不一定能提供對(duì)這些論文分類的洞察。而且，在某些年份有多篇高被引論文，表1無法體現(xiàn)。因此，圖7、8和表2分析了按類型和主題劃分的前50名被引最多的ISCA論文［10］。類型分別是：

1. 微體系結(jié)構(gòu)：可以在許多計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用的體系結(jié)構(gòu)技術(shù);

2. 體系結(jié)構(gòu)：對(duì)完整計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的描述或建議;

3.工具：幫助架構(gòu)師設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的工具，例如模擬器或測試基準(zhǔn)。

觀察圖7中餅狀圖中的類型組合，微體系結(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)在ISCA發(fā)表的論文類型中占據(jù)主導(dǎo)地位并不奇怪——畢竟，在過去的50年里，這些都是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)社區(qū)的主要關(guān)注點(diǎn)。然而，有趣的是，幫助架構(gòu)師的工具在前50名的論文中占了相當(dāng)大的比重。事實(shí)上，前50名名單中只有3篇工具論文，但有2篇進(jìn)入了前5名。這些工具類論文往往具有很強(qiáng)的生命力。例如，迄今為止在ISCA上被引用次數(shù)最多的論文SPLASH-2，在被引用次數(shù)最多的前10篇論文中，它比第二古老的論文早出現(xiàn)12年。然而，正如在2.1節(jié)中提到的原因，這使得論文排名衡量的指標(biāo)更偏向與近期的論文。而這些障礙也使1973年第一屆ISCA的一篇論文進(jìn)入前50名名單（#42）更加令人印象深刻。它的作者是ISCA名人堂的Jack Lipovski，他也是ISCA的第一任總主席。

圖9：前50名被引ISCA論文在過去50年中主題出現(xiàn)的熱度圖。

圖9中的體系結(jié)構(gòu)主題提供了更細(xì)粒度的分類;它使用與Top 50相同的分類方案來創(chuàng)建歷年主題的熱度圖。由于當(dāng)今芯片設(shè)計(jì)的口號(hào)是功耗-性能-面積，所以并行和功耗都是大切片也就不足為奇了。機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）加速器在前50名被引用的ISCA論文中占有出人意料的大份額，因?yàn)槟壳皩?duì)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱潮僅在十年前才開始——前50名中的7篇ML論文是在2014年至2017年期間在ISCA發(fā)表的。ML論文總體上是所有科學(xué)和工程［4］中被引用最多的論文之一。例如，2016年的ResNet ML論文有16.6萬+的引用［5］。因此，今天ML的巨大流行可能會(huì)增加今后論文對(duì)ML加速器的引用。除了ML加速器，像并行、一致性/連續(xù)性、功率和互聯(lián)等主題出現(xiàn)在被引用前50篇論文中至少10%的論文中——正如3.2.1節(jié)和3.2.2節(jié)中討論的那樣，圖9再次強(qiáng)調(diào)了這些主題的重要性。此外，圖9進(jìn)一步展示了這些ISCA主題是如何隨時(shí)間演變的。像ML這樣的一些主題從2015年開始大量出現(xiàn)，而像并行這樣的主題則在50年間反復(fù)出現(xiàn)，呼應(yīng)了從多處理器到多核CPU的過渡。

將每年的餅狀圖（圖7和6）與前50名的整體餅狀圖（圖7和8）進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)幾個(gè)有趣的趨勢。某些主題，如并行（30%）和互聯(lián)（10%）每年的排名前50的論文與總體排名前50的論文具有完全相同的所占比例，而微架構(gòu)（70%）和工具（12%）論文每年引用排名前50的論文所占比例明顯高于整體排名前50的論文（分別高出56%和6%）。

這暗示了一些舊的論文，特別是那些來自早期ISCA版本的論文，相對(duì)于較新的ISCA論文，可能沒有那么多被引用，但仍然在當(dāng)時(shí)產(chǎn)生了重大影響。此外，它還表明，近年來尚未有足夠時(shí)間被引用到足以進(jìn)入前50名的論文（例如，關(guān)于數(shù)據(jù)安全的論文）也正在產(chǎn)生重大影響。

最后，當(dāng)檢查發(fā)表了TOP 50論文的具體作者時(shí)，有幾位作者脫穎而出2，包括Norm Jouppi （Google），他獲得了2次ISCA最具影響力論文獎(jiǎng)，并共同撰寫了2次前15名和5次前50名的論文。其他參與撰寫了幾篇前50名論文的還有Joel Emer（5篇）、Bill Dally（5篇）、Anoop Gupta（4篇）、Doug Burger（4篇）、Kourosh Gharachorloo（3篇）、John Hennessy（3篇）、Onur Mutlu（3篇）和Dean Tullsen（3篇）。

表2:50篇ISCA前50年高被引論文，包括發(fā)表年份、被引次數(shù)（截至2023年5月）、類型和主題。

3.2.4 一篇高被引論文的一生

圖10展示了3.2.2節(jié)中每年被引最多的論文的年被引趨勢。我們選擇檢查這些論文而不是整體前50名的論文，以解決之前討論的關(guān)于較晚年份的論文獲得更多引用的偏差（也因?yàn)檫@使它在制圖上更簡單?。﹜軸顯示了發(fā)表后每年的引用數(shù)量。最接近x軸的點(diǎn)代表發(fā)表后的第一年，再之后的點(diǎn)代表后年，以此類推。圓圈的大小與當(dāng)年的引用數(shù)成正比。此外，對(duì)于一些早期的ISCA論文，我們沒有被引歷史，所以那些年的被引次數(shù)最多的論文是缺失的。

盡管這些論文的引用方式有些不同，但存在幾個(gè)共同的趨勢。我們對(duì)這些趨勢進(jìn)行了討論，同時(shí)也拿出了幾個(gè)有代表性的示例論文。首先，20世紀(jì)70年代和80年代的許多TOP50論文都被緩慢而穩(wěn)定的引用，通常在其發(fā)表日期之后持續(xù)35年以上依然有引用。然而，除了Jim·Smith在1981年ISCA上發(fā)表的分支預(yù)測論文外，這些論文在很大程度上沒有像最近的ISCA論文那樣出現(xiàn)大量的引用。相比之下，2005年之后ISCA的TOP50論文，包括ISCA 2007年的相變存儲(chǔ)器論文、ISCA 2011年的暗硅論文、谷歌在ISCA 2017年發(fā)表的TPU論文，以及其他一些論文，往往很早就出現(xiàn)了非常大的引用爆發(fā)。其中一些論文在今天依然被高引用。因此，這些論文達(dá)到了非常高的引用數(shù)，并且成為有史以來被引用最多的ISCA論文之一（第3.2.3節(jié)）?？偟膩碚f，這些趨勢似乎進(jìn)一步展現(xiàn)了引文政策的變化和每年計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)論文的增加（第2.1節(jié)）。有趣的是，在這些時(shí)間節(jié)點(diǎn)之間，有幾篇被引率最高的論文，包括SPLASH-2（被引率最高的ISCA論文，章節(jié)3.2.3），表現(xiàn)出更有趣的趨勢。這些論文一開始都出現(xiàn)了高引用的爆發(fā)，接下來一段時(shí)間的引用較少，然后在之后再次被高引用。我們相信這凸顯了其中一些論文的高瞻遠(yuǎn)矚——隨著登納德縮放定律的終結(jié)和摩爾定律的放緩，并行性（SPLASH-2，事務(wù)性內(nèi)存，ISCA 1993）和功耗（watch， ISCA 2000）等主題變得更加流行，因此這些論文在后來的生命周期中再次變得熱門。

圖10:ISCA各年度高被引論文被引趨勢。y軸表示發(fā)表后每年的被引數(shù)量（與圈的大小成正比）。之所以有誤差，是因?yàn)槲覀儧]有一些較早的論文的引文歷史數(shù)據(jù)。

3.3 誰在ISCA進(jìn)行發(fā)表？

3.3.1 ISCA的高產(chǎn)作者

為了表彰在ISCA提交和發(fā)表工作的頂尖研究人員，1995年Mark Hill和Guri Sohi創(chuàng)建了ISCA名人堂（HOF）［7］。自2020年以來，該榜單由Matt Sinclair更新和維護(hù)。當(dāng)研究人員在ISCA發(fā)表八篇或以上的論文時(shí)，則可加入ISCA名人堂。在ISCA成立的前50年里，有125位ISCA作者達(dá)到了這個(gè)門檻。在這群杰出的架構(gòu)師中，125位作者中有82位（66%）發(fā)表了至少10篇ISCA論文，125位作者中有15位（12%）發(fā)表了至少20篇ISCA論文。圖11顯示了每個(gè)作者在ISCA發(fā)表論文的時(shí)間的直方圖分布。盡管我們的職業(yè)生涯跨度從不足10年到超過40年不等，但名人堂研究人員在ISCA的平均出版時(shí)間已經(jīng)達(dá)到了約為20年。Dave Patterson在ISCA出版了50多年的作品。然而，研究名人堂的性別多樣性也強(qiáng)調(diào)了我們繼續(xù)努力改善我們社區(qū)性別多樣性的必要性：雖然我們沒有自我報(bào)告的數(shù)據(jù)，但我們使用性別API來獲得性別多樣性的估計(jì)［17］?；诖?，我們發(fā)現(xiàn)只有9%的HOF作者是女性，這證實(shí)了之前研究中該領(lǐng)域嚴(yán)重偏向男性的趨勢［16］。

此外，在1973年至2023年期間在ISCA發(fā)表的2134篇論文中，其中1075篇（50%）包括一位或多位名人堂的研究人員！這125名研究人員僅占前50年所有ISCA作者的2.5%，這是值得注意的一件事。然而，之前的工作表明，該領(lǐng)域的頂級(jí)研究人員發(fā)表的許多論文在各個(gè)領(lǐng)域［14］［15］之間有些共同。當(dāng)進(jìn)一步考察這些作者在產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界之間的分工時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)他們中約有14%主要在產(chǎn)業(yè)界工作，5%具有產(chǎn)業(yè)界/學(xué)術(shù)界的混合隸屬關(guān)系，81%主要在學(xué)術(shù)界工作。這種作者劃分證實(shí)并強(qiáng)化了Peter Kogge［8］在2005年之前的一項(xiàng)研究中的趨勢。產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界之間的一個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別是，雖然早期的ISCA有更多來自工業(yè)的出版物，但有一段時(shí)間，出版工業(yè)論文（例如，關(guān)于“真正的”產(chǎn)品）是具有很強(qiáng)挑戰(zhàn)性的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)和銷售處理器的要求與ISCA論文中披露信息的期望之間存在沖突。好的一方面是，最近ISCA正努力添加一個(gè)行業(yè)特定的ISCA投稿軌道，這將有助于確保兩個(gè)社區(qū)的論文在未來的ISCA中繼續(xù)受到歡迎［11］。例如，ISCA 2021年被引次數(shù)最多的論文（TPUv4i論文）就出現(xiàn)在這條新軌道上。

3.3.2 每十年高產(chǎn)作者變化趨勢

我們還進(jìn)一步調(diào)查了高產(chǎn)作者在ISCA的前五十年中的變化趨勢。下面我們列出了每十年的“高產(chǎn)作者”。在這種情況下，“多產(chǎn)”被定義為在十年內(nèi)發(fā)表超過5篇論文（即在ISCA平均每隔一年發(fā)表一篇論文）：3

第1個(gè)十年（1973-1982）：Jack Lipovski， Howard Siegel， David Patterson， V. Carl Hamacher

第2個(gè)十年（1983-1992）：Anoop Gupta、John Hennessy、Guri Sohi、James Goodman、Janak Patel、Mark Hill、Yale Patt、Andrew Pleszkun、Mark Horowitz、David Patterson、Edward S. Davidson、h.t. Kung、Susan Eggers、Wen-Mei W Hwu、Anand Agarwal、Henry M Levy、Jean-Loup Baer、Mary K Vernon、Randy H Katz、William J Dally

第3個(gè)十年（1993-2002）：David Wood、Guri Sohi、Andre Seznec、Norm Jouppi、Steve Reinhardt、Yale Patt、Babak Falsafi、Brad Calder、Dean Tullsen、Dirk Grunwald、wenmei Hwu、Doug Burger、Jaswinder Pal Singh、John Paul Shen、Josep Torrellas、Kai Li、Kourosh Gharachorloo、Mark D. Hill、Trevor N. Mudge、Anant N. Mudge、Anoop Gupta、James E. Smith、Joel S. Emer、Luiz André Barroso、Margaret Martonosi、Mark Horowitz、Michel Dubois、Per Stenstr?m、Sarita V. Adve、shubendu S. Mukherjee、Susan J. Eggers、Todd M. Austin、威廉·j·達(dá)利

第4個(gè)十年（2003-2012）：Onur Mutlu、Josep Torrellas、T.N. Vijaykumar、Christoforos Kozyrakis、Babak Falsafi、Yale N. Patt、Mark D. Hill、Mikko H. Lipasti、Norman P. Jouppi、Thomas F. Wenisch、William J. Dally、David A. Wood、Doug Burger、Frederic T. Chong、John Kim、Krste Asanovic、Luis Ceze、Moinuddin K. Qureshi、Naveen Muralimanohar、Sanjay J. Patel、Timothy Sherwood、Trevor N. Mudge、Amir Roth、Anastasia Ailamaki、Chita R. Das、James E. Smith、Joel S. Emer、Karin Strauss、Mark Oskin、Milo M. K. Martin、Narayanan Vijaykrishnan、parthasaraththy Ranganathan、Rajeev Balasubramonian、Yuan Xie、Al Davis、Anand Sivasubramaniam、Benjamin C. Lee、Changkyu Kim、Christopher J. Hughes、Dennis Abts、Engin Ipek、Gabriel H. Loh、Hyesoon Kim、Karthikeyan Sankaralingam、Lizy Kurian John、Mark Horowitz、Mateo Valero、Mattan Erez、Michael C. Huang、Pradip Bose、Scott A. Mahlke、Stephen W. Keckler、Steven K. Reinhardt、Sudhanva Gurumurthi、Todd M. Austin、Zeshan Chishti

第5個(gè)十年（2013-2022）：Onur Mutlu， Josep Torrellas， Yuan Xie， Nam Sung Kim， Jeremie S. Kim， Christoforos E. Kozyrakis， Frederic T. Chong， Hadi esmailzadeh， Jangwoo Kim， Jason Mars， Lingjia Tang， Sreenivas Subramoney， Jae W. Lee， Christopher W. Fletcher， Gennady pekhihimenko， Jae W. Lee， Mahmut 。 Kandemir， Margaret Martonosi， Minesh Patel， Moinuddin K. Qureshi， Nandita Vijaykumar， Satish Narayanasamy， Stefanos kasiras， Won Woo Ro， Yan Solihin， Abhishek Bhattacharjee， Carole-Jean Wu， Chita R. Das，Daniel Sánchez、David Brooks、David T. Blaauw、Jayesh Gaur、John Kim、Kunle Olukotun、Mattan Erez、Murali Annavaram、Rakesh Kumar、Reetuparna Das、Saugata Ghose、Thomas F. Wenisch、Tor M. Aamodt、Aamer Jaleel、Abdullah Giray Yaglik?i、Amir Yazdanbakhsh、Anand Sivasubramaniam、Antonio González、Ashish Venkat、Daniel A. Jiménez、Dean M. Tullsen、Eiman Ebrahimi、Gabriel H. Loh、Gu-Yeon Wei、Mengjia Yan、Minsoo Rhu、Ronald G. Dreslinski、Timothy Sherwood、Tony Nowatzki、Tushar Krishna、Amro Awad、Babak Falsafi、Bhargava Gopireddy、Daniel Lustig、David W. Nellans、David Wentzlaff、Hasan Hassan、Jaehyuk Huh、Jian Huang、Joel S. Emer、Juan Gómez-Luna、Ahn Jung Ho、Krste Asanovic、Leibo Liu、Lieven Eeckhout、Lois Orosa、Mike O’connor、Myoungsoo Jung、Natalie D. Enright Jerger、Phillip B. Gibbons、weishaojun、Yin Shouyi、Simha Sethumadhavan、Stephen W. Keckler、Sudhakar yalamanchlie、Tae Jun Ham、Tao Li、Tianshi Chen、Yaqi Zhang、Yoav Etsion、Yuhao Zhu

和以前一樣，這些列表有幾個(gè)需要注意的地方，包括后來幾年的大量論文引用激增現(xiàn)象以及使用ISCA幾十年的老作者近年引用量較低現(xiàn)象等。然而，這些數(shù)據(jù)仍然反映了一個(gè)不斷增長的充滿活力的社區(qū)，這個(gè)社區(qū)每個(gè)十年加入的新作者都讓這個(gè)社區(qū)的群體變得日益多樣化。

3.3.3 名人堂之路

圖11和圖12顯示了125名當(dāng)前成員進(jìn)入ISCA 名人堂的其他詳細(xì)信息。正如第3.3.1節(jié)所討論的，圖11的直方圖顯示，名人堂成員的平均“ISCA生涯4”（從他們的第一篇論文到最近一篇論文之間的時(shí)間”為20年。然而，這個(gè)范圍是很大的：少則8年，多則46年。圖12突出顯示了這一點(diǎn)，它顯示了ISCA名人堂成員的論文數(shù)量（在y軸上）如何隨著他們的職業(yè)發(fā)展而增加（加入ISCA的時(shí)間在x軸上）。x軸的最大值為45，正如我們討論的，這是目前所有名人堂成員最長的任期。

對(duì)于大多數(shù)名人堂成員來說，我們看到有三個(gè)不同的階段：在他們職業(yè)生涯的早期，ISCA論文數(shù)量快速上升，在達(dá)到名人堂之后，ISCA論文數(shù)量緩慢但穩(wěn)定增長，最后在他們職業(yè)生涯的后期，許多名人堂成員的ISCA論文數(shù)量再次增加。我們推測，這最后一個(gè)階段的增長可能是通過合作或?qū)W生產(chǎn)生的額外論文導(dǎo)致的。然而，最要注意的是，近年來名人堂成員的數(shù)據(jù)變化很大。我們發(fā)現(xiàn)了近年來達(dá)到名人堂的作者的所需的ISCA生涯時(shí)間不斷減少的趨勢（類似于3.3.2節(jié)后面幾個(gè)十年出現(xiàn)了更多的作者）。

3.4 ISCA記憶

為了給我們的回顧畫上一個(gè)句號(hào)，我們還調(diào)查了社區(qū)，以獲得他們幾十年來對(duì)ISCA的記憶。我們給所有123位ISCA名人堂的在世成員發(fā)了電子郵件，并向他們每人詢問了三個(gè)問題：（1）他們最喜歡的與ISCA有關(guān)的記憶，（2）他們第一次參加ISCA的十年中有什么亮點(diǎn)，（3）他們最喜歡的ISCA論文。雖然許多人明智地拒絕回答第三個(gè)問題，但我們還是從參加前50屆ISCA的名人堂成員中收集了寶貴的回憶。

這些故事中給人的深刻印象是，除了技術(shù)方面，受訪者還非常重視ISCA的社區(qū)和社交方面。最具傳奇色彩的年份是在歐洲和亞洲的舉辦ISCA的其中幾年：我們多次聽名人堂成員提起1998年巴塞羅那的宴會(huì)及其余興派對(duì)，2010年法國港口城市圣馬洛（Saint-Malo）精致的ISCA，以及最近的2016年首爾的美食和娛樂活動(dòng)。ISCA研究人員記得他們第一次見面的時(shí)候、宴會(huì)上的食物特別好吃的時(shí)候、會(huì)議禮物特別有用的時(shí)候。例如，在圣地亞哥舉行的1996年ISCA大會(huì)的一位與會(huì)者回復(fù)說，她仍然穿著那一年的人字拖，當(dāng)你走在沙灘上時(shí)，你身后的沙灘上就會(huì)留下“ISCA-34”的腳印?？偟膩碚f，這些故事描繪了一段在構(gòu)成我們領(lǐng)域的研究中加入面對(duì)面、人際關(guān)系維度的漫長歷史。雖然只有一個(gè)，但我們甚至聽到一位ISCA與會(huì)者對(duì)2020年COVID-19大流行高峰期間的“虛擬ISCA”有正面的回憶。

另一個(gè)共同的主題是研究人員在ISCA的首次演講。其中一些記憶純粹是美好的，但更多的是演講前緊張時(shí)刻的記憶。當(dāng)你在觀眾中看到著名和受人尊敬的資深研究人員時(shí)，那種令人生畏的時(shí)刻即使過去幾十年仍舊歷歷在目——即使對(duì)ISCA的成員來說，幾十年后的今天，他們在2023年ISCA的新作者面前扮演著同樣的角色。我們收集的這組故事至少包含一個(gè)“初遇鏈”：當(dāng)研究人員A深情地回憶起第一次在ISCA上見到他們的研究英雄——研究人員B時(shí)，另一方面，研究人員B提交了一個(gè)幾乎相同的故事，講述了他們第一次見到研究人員C時(shí)的興奮。這些故事突出了ISCA的一個(gè)關(guān)鍵功能，這個(gè)功能在它過去的50年里一直保持不變：將新進(jìn)入該領(lǐng)域的人與成熟的研究人員聯(lián)系起來，形成一個(gè)社區(qū)。有關(guān)更具體的例子，我們請讀者參閱我們作為#ISCA50慶?；顒?dòng)的一部分所推出的特別系列社交媒體帖子。

04. 總結(jié)

總的來說，我們的研究著重于過去50年ISCA的動(dòng)態(tài)變化。主題發(fā)生了變化，社區(qū)也在發(fā)展，但五十年來，ISCA的影響力和多樣性一直在增長。我們發(fā)現(xiàn)，隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，ISCA的主題也隨之發(fā)展：包括小型機(jī)、通用單處理器cpu、多處理器和多核cpu、通用gpu和加速器。回想這些創(chuàng)新是如何幫助實(shí)現(xiàn)重大的社會(huì)變革，我們認(rèn)為這凸顯了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的重要性，以及未來50年ISCA持續(xù)創(chuàng)新的必要性。

展望未來是令人興奮的。從目前的趨勢來看，加速器、生物啟發(fā)計(jì)算、碳感知計(jì)算/環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展、邊緣計(jì)算、倫理計(jì)算、量子計(jì)算和安全/隱私等主題似乎很有可能在未來幾十年扮演重要角色。此外，隨著摩爾定律的逐漸失效［9］，未來幾十年有關(guān)晶體管的問題會(huì)很多，ISCA的后續(xù)幾十年似乎需要重新思考系統(tǒng)應(yīng)該如何設(shè)計(jì)，使用尚未被發(fā)現(xiàn)的、與眾不同的底層計(jì)算基片。這也凸顯出需要圍繞新技術(shù)繼續(xù)創(chuàng)新，并研究如何有效地打破抽象層（包括編譯器、操作系統(tǒng)、VLSI等），以便設(shè)計(jì)高效的未來架構(gòu)。AI/ML在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也是一個(gè)值得注意的方向。

不管未來會(huì)發(fā)生什么變化，領(lǐng)導(dǎo)這些未來設(shè)計(jì)的研究人員必須從過去學(xué)習(xí)，以便最好地確定未來系統(tǒng)應(yīng)該如何設(shè)計(jì)。在這里，我借用前輩的一段話來結(jié)尾表達(dá)我對(duì)他們的尊敬。

致Jack Lipovski， 他50年前的真知灼見到今日仍有參考價(jià)值：

從現(xiàn)在開始的十年后看，這次研討會(huì)很可能是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)顯著轉(zhuǎn)折點(diǎn)。隨著春季和秋季聯(lián)合計(jì)算機(jī)會(huì)議的解散，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要論壇已經(jīng)失去了。因此，我們開始了一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的年度研討會(huì)，每年在世界各地輪流舉行?！?/p>

研討會(huì)上的論文表明了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)作為一門獨(dú)立科學(xué)來發(fā)展。雖然很難解釋在一個(gè)體系結(jié)構(gòu)中做出的決策背后的推導(dǎo)過程，特別是在一個(gè)實(shí)用機(jī)器的體系結(jié)構(gòu)中，但這種推理是一門科學(xué)的基礎(chǔ)?！?/p>

我們希望與會(huì)者會(huì)強(qiáng)調(diào)關(guān)于架構(gòu)背后的推導(dǎo)的問題，作者會(huì)為這樣的問題做準(zhǔn)備。如果這成為這個(gè)年度研討會(huì)的傳統(tǒng)，它應(yīng)該引導(dǎo)作者在以后的研討會(huì)上對(duì)他們的架構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的解釋。

——Jack Liposvki，第一屆計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)年會(huì)論文集序言， 1973年12月9日- 11日，佛羅里達(dá)大學(xué)