一直以来，CPU是整个计算系统的核心所在，承担着诸多繁重的任务。计算、存储和网络等都绕不开CPU，这让CPU负荷过重，同时性能也容易成为瓶颈。即使按照摩尔定律的原则发展，CPU越来越厉害，但存储与网络设备的威力还未充分发挥。尤其是在计算资源密集型的高性能计算领域，性能问题就很闹心了。

Mellanox市场部副总裁Gilad Shainer举了一个生动的例子阐述软硬件发展不同步的事实：十年前，网络延迟和软件都是100微秒。如今，网络延迟已经降低到了1微秒，而软件延迟停留在10微秒的水平。与十年前相比，硬件快了100倍，而软件优化只快了10倍。最郁闷的是，接下来无论硬件如何优化提升，基本上已经达到物理极限。同时，整个应用程序性能提升也是微乎其微了，因为软件负荷太大。

而现在，各种设备仍然专注于提升自己产品的性能，各自为政，组装起来的整体系统性能仍然麻麻地。

是时候转换观念，换个角度思考问题了。

为此，Mellanox提出联合设计（Co-design）的概念。具体而言，就是要让IT架构中更多的组件具有智能，比如网卡、交换机、存储，甚至网线。通过一种任务卸载的方式，让很多组件共同协同完成一个任务，从而使得整个系统的性能达到一个更高的层次。Gilad Shainer表示：“即使是现在作为简单传接媒介的网线，也将拥有一个智能的大脑。”

同时，随着软件定义的流行与落地，很多以前没有想到的硬件部分都有了一个灵魂。它们有自己的大脑，分担应用程序的一部分任务。Mellanox也强调，虚拟化与高性能计算其实很搭。“只是以前使用虚拟化会牺牲性能，而高性能计算需要100%的CPU占有率。”他说，“通过很多技术协同和卸载的功能，可以让虚拟化做到更高效率，更好地处理这种应用程序失败的情景。将来虚拟化在高性能计算上是大有用武之地的。”

为了实现联合设计架构，Mellanox从多个层面去探索。首先是软件与硬件，改动软件以更加适应硬件。其次是硬件与硬件，Mellanox联合GPU等合作伙伴推出的GPU-Direct技术，允许GPU能够直接访问Mellanox的网卡，这样网卡就能够直接去发送FDR GPU的内容。让数据在硬件与硬件之间走了更短的路径，分担了CPU的任务，从而改进了整个系统的性能。最后是软件与软件，Mellanox带头成立了一个叫OPEN UCX的协会。这是一个联盟组织的性质，它是由公司、国家实验室和大学组成。这里面的软件是这些机构把自己最优秀的程序贡献出来，从而共同来创建一个适合HPC更好性能的软件组合。

经过多个层面的协同设计与配合，CPU、网卡、交换机让应用程序的性能上升一个台阶。“不仅仅是网卡，交换机也是一个有能力处理核心任务的计算单元，与网卡一样成为协同处理器。”Gilad Shainer表示。

据悉，Mellanox的联合设计已经发展了一段时间，取得了一定的成果，突破性的新技术与新产品将于今年年底之前揭晓。