计算机和处理器是信息社会的基础，是信息领域的核心技术；计算机体系结构主要研究计算机和处理器的结构与设计方法，是推动信息技术发展的核心“引擎”。随着摩尔定律放缓，计算机和处理器发展正面临着越来越严峻的可靠设计、性能优化、低功耗设计等挑战，亟需体系结构层次创新。另一方面，核心芯片研制能力弱也是我国信息产业的短板，处理器、系统软件等核心技术被个别发达国家控制，导致我国企业在国际产业链中核心竞争力弱、缺乏话语权。如何让我国企业在IT领域具有国际竞争力，避免芯片制裁事件再次发生，亟需科研人员为我国企业提供在国际开放产业生态中具有竞争力的核心技术。
计算机体系结构方向聚焦于前沿技术探索，属于计算机学科的“重工业”，成果不仅停留在发表论文，更高度重视技术发明和原型系统，通过技术转移和技术应用，服务于国家重大需求，引领产业技术发展。
计算机体系结构国家重点实验室于2011年10月批准成立，2013年5月通过验收，在2017年国家重点实验室评估中，实验室获得了“优秀”，是近20年来信息领域唯一一家首次评估就获得优秀的实验室。主要从事计算机体系结构和系统设计方法领域的应用基础研究，侧重于研究超并行计算机系统和多核处理器。目前承担的基础性研究项目包含：973项目[高通量计算系统的构建原理、支撑技术及云服务应用]；基金委创新群体项目[超并行高效能计算机体系结构与设计方法研究]及多项基金杰青及重点项目。目前正式在编固定人员111人，其中，研究员42人，包括院士2人、国家杰出青年科学基金获得者4人、国家优秀青年科学基金获得者6人、国家百千万人才工程入选者4人、“万人计划”2人、中科院“百人计划”10人；副研究员及高级工程师28人；其中具有高级职称的70人，占人员总数63.1％，具有博士学位的有95人，占85.6%。在读研究生318人；客座研究人员15人。 计算机体系结构国家重点实验室是国内系统结构二级学科首家国家重点实验室，整体水平已进入体系结构学术研究世界一流之列。五年来，围绕以数据为中心的新型体系结构和系统设计，在国际上率先开展了深度学习处理器、高通量计算的新方向研究，得到国际计算机体系结构界的广泛认同和跟随。获得基金委创新群体，并于2012年、2015年连续两次获得延续资助。
实验室定位：
本国重定位于计算机体系结构领域的应用基础研究，目标是立足于国际学科发展前沿，围绕国家信息领域对高端计算装备的重大需求，在高端计算体系结构、微体系结构、测试与容错计算、编译与编程研究方向保持国内领先水平，在非传统体系结构的某些关键领域取得国际引领性成果，在超并行计算机系统、高性能高可靠处理器相关领域服务于国家战略目标，为未来计算机系统的发展提供科学技术依据。
主要研究方向：
计算机体系结构的创新一直是计算机科学与技术及其产业发展的核心推动力。本国重主要研究高性能计算机系统和微处理器设计的新原理、新结构和新方法、以及相关软硬件支撑技术。主要研究方向如下：
①高端计算体系结构：研究超艾级高端计算机的体系结构、面向云计算和网络计算的新型计算机体系结构、新型并行结构及数据中心的互连技术、海云计算体系结构以及面向体系结构的算法优化等。
②微体系结构：研究面向高通量计算的多核处理器的新型体系结构、XPU处理器体系结构和数据组织方法、可重塑异构处理器芯片及体系结构等。
③编译与编程：研究面向大众用户的并行编程语言及环境、全生存周期的应用程序优化及并行程序分析方法/错误检测和调试技术、数据密集型应用的编程模型等。
④VLSI与容错计算：研究纳米/三维芯片的设计自动化/验证/测试技术、面向高通量计算的容错计算模型和设计方法、硅基光导/射频等新型片上互连和可靠设计技术等。
⑤非传统体系结构：研究量子计算机体系结构、光计算机体系结构、以神经元/DNA等为基础的计算机体系结构、以忆阻器为核心器件的新型智能芯片体系结构等。
1）视觉模式的局部建模及非线性特征获取理论与方法研究
在视觉模式建模与视觉特征研究方面，“视觉模式的局部建模及非线性特征获取理论与方法研究”荣获国家自然科学奖二等奖（第一完成单位）。
该成果属于模式识别和计算机图像处理领域。图像、视频等视觉信息的有效建模是模式识别、计算机图像处理和计算机视觉的核心问题。成像过程中成像条件、成像对象的变化会导致物体表观的显著变化。视觉模式的建模就是要获取其中反映本质特性的描述，从而为解决后续识别、检索等应用中的瓶颈问题提供基础性的支撑。本项目围绕这一基础性问题进行了长达十余年的系统研究，取得的主要研究成果如下：
1. 提出了人类视觉特性启发的局部模式建模方法。借鉴人类视觉的选择性响应特性和感受器的相对性特性，提出了仿初级感受野特性和反映视感知相对性的局部特征描述方法，在包括人脸识别、人体识别、纹理分析、目标检测与跟踪等方面得到了广泛的应用。
2. 提出了视觉内在非线性信息的提取与度量方法。通过对数据分布流形的学习，获取视觉信息的非线性结构，从而获得数据分布的本征维度。在此基础上，建立了流形间的对齐和距离度量方法。上述方法在图像集合、视频识别以及超分辨率等方面获得了广泛的应用。
3. 提出了逆成像过程分析的建模方法。通过分析成像过程，对光照、姿态等影响成像结果的过程建模，进而通过逆过程分析，获得稳定的特征表示，并在光照补偿、跨姿态识别等方面得到了广泛的应用。
上述成果从生理与心理(仿生生物视觉系统)、数学(统计与流形几何)和成像机理(光学成像与射影几何)等三个视角出发，对视觉模式建模这一基础科学问题进行了系统深入的探索，其价值在于有力地推进了这一问题的解决和相应学科发展。具体而言：（1）从仿生生物视觉系统的角度，借鉴人类生物视觉系统的“局部视觉编码”特性，提出了多种局部视觉模式建模方法，丰富了局部编码范式，从而推进了“视觉表示”这一基础科学问题的研究。（2）从流形几何的角度，提出了高维视觉数据内在非线性本征维度提取方法，以及相应的流形距离度量方法，逐渐引领形成了一个新的“流形表示与度量”分支研究方向。（3）从光学成像的角度，提出了若干逆成像过程分析的建模方法，实现了对“变异”数据的“校正”，有效地提高了视觉识别对光照、姿态变化的不变性（鲁棒性）。
研究成果所发表的20篇主要论文中，包括IEEE
Trans. on PAMI，IEEE Trans. on Image Processing等CCF A类刊物论文5篇，ICCV, CVPR等CCF A类会议论文6篇。据Google
Scholar统计：这20篇论文被引3440次，其中八篇代表性工作被引2422次，单篇最高被引594次；截至2014年4月份，WOS(Web of Science，含SCI和CPCI)统计：他引1241次，其中八篇代表性工作WOS他引827次，单篇最高WOS他引215次；SCI统计：他引687次，其中八篇代表性工作SCI他引445次，单篇最高SCI他引100次。此外，研究成果获得发明专利授权7项。
在成果产业化方面，通过为企业提供核心技术，项目的研究成果已经得到了广泛的实际应用。其中，银晨科技采用本项目研究的面部比对核心技术，应用于公安部出入境管理局，有效地遏制了多重身份泛滥的问题；百度在其公益项目“百度寻人”平台中采用了项目组免费提供的人脸识别技术，取得了良好的社会效益。
2）网络交易支付系统风险防控关键技术及其应用
在基于虚拟技术的新型网络服务器的研究方面，与同济大学、支付宝（中国）网络技术公司、东华大学合作完成的“网络支付系统风险防控关键技术及其应用”项目，获得了2016年度国家科学技术进步二等奖。
网络交易支付已成为新的经济金融重要组成部分之一，对国民经济的可持续健康发展具有重大战略意义。与此同时交易支付欺诈问题也呈现爆炸性增长趋势，以身份认证为核心的防御技术难于应对，严重威胁网络交易支付的健康发展。本项目在没有国内外成功经验借鉴下，在国家863计划等重大项目支持下，以行为证书与认证机制为创新核心，从无到有构建了网络交易支付系统风险防控技术体系，研制了大规模分布式的交易支付风险实时防控平台与专用设备，使得我国在该领域的技术水平处于国际领先，极大地提升了中国在互联网产业的国际地位。项目主要创新如下：
（1）系统提出了网络交易支付系统的LPN模型及行为分析理论，突破了系统动态交互语义的形式表达瓶颈，支持多业务主体交互的行为可预期性分析，精确定位业务流程漏洞，验证系统的健壮性、责任与证据等交互性质，解决了系统交互行为性质分析难题；
（2）在国际上首次提出基于行为证书的系统行为辨识方法。建立了用户行为数据采集的标准规范，提出了用户行为模式挖掘的要素路径和统计学习方法，构建了基于PN等模型的行为证书及其认证系统，实现了系统行为精确辨识，有效解决了身份盗用和交易欺诈甄别难题；
（3）突破了在线交易规则审核实时性差、误检率高的技术瓶颈，提出了基于隐马尔可夫的在线交易过程模型挖掘方法，发展了在线交易行为监控认证的同步行为集解析方法和技术，在线捕获和阻止风险交易，解决了交易行为瞬时辨识难题；
（4）攻克了大规模、高并发、强实时交易支付风控平台中的若干关键难题，研发了多队列实时并发的风控平台技术与专用设备，首创了设备、行为、业务三位一体的分层风控机制，解决了并发交易支付风控难题，在有效支撑高并发支付业务的同时，显著降低了案件识别时间。
本成果获得68项授权发明专利；10项国际PCT；8项行业标准；17项软件著作权；71篇论文，其中ACM、IEEE系列汇刊12篇，获ACM
MobiHoc 2014唯一最佳论文奖（国内学者首次获得）。
上海信息安全测评中心检测报告表明：可信平台的交易直接放行率为90.518%；案件识别系统进行交易风险识别的平均响应时间为65ms。平台资损率等关键指标优于国际同类平台最好水平。本成果由教育部组织专家鉴定认为：行为认证技术达到了国际领先水平。英国皇家工程院士Asoke Nandi评价本成果：提出了具有原创性的网络交易风险防控的行为认证理论和技术。
本成果服务上海浦东国家电子商务综合创新实践区,在支付宝、快钱等国内第三方支付企业得到成功应用，服务21个国家和地区的3亿多支付宝实名用户。近三年本成果的应用共为支付宝保护资金（减少资金损失）171.29亿。