当摩尔定律（Moore’sLaw）、登纳德缩放定律（DennardScaling）等一系列半导体规律逐渐失效时，设计面向未来的计算机系统需要我们改变旧有的观念。65年以来，计算机体系结构以惊人的发展速度历经了四个时代，最终来到了当前第五个时代的开端。这65年里的巨大进步使得计算机的性能得到了不可思议的提升。单单在过去的40年，微处理器的性能就提高了之多，整整快了万倍。这来源于一系列架构层面的创新。第一，系统架构由8比特、16比特变宽到64比特；第二，指令级并行度提高了一个数量级；第三，多核开始出现，工程师可以在一个芯片上实现多个处理器核，以获得更高性能。同时，在这65年中，电路的时钟频率也提高了0余倍，这得益于底层半导体工艺技术的革新。摩尔定律成功预言了晶体管数量的增长，每18至24个月翻一番；登纳德缩放定律表明每个晶体管的功耗会随着晶体管数量的增长而降低，从而实现在算力提升的同时，单次计算的能耗反而可以下降。不幸的是，这两个重要的规律目前都开始渐渐失效了。
过去65年间计算机经历的四个时代回顾计算机系统发展史上的各个时代，最早的时候，每个计算机模型甚至每台计算机都不相同（第一代）。IBM的出现改变了这一情况，它开始采用中小规模的集成电路，使我们能够建造大型机、小型机以及后来的超级计算机（第二代）。但是这些系统的实现成本高昂，导致它们逐步退出历史舞台，被微处理器所取代。得益于摩尔定律带来的晶体管规模增长，微处理器逐渐具备了更强大的功能能更好地挖掘出指令级并行，性能与效率得以提升。RISC和CISC（复杂指令集计算机，ComplexInstructionSetComputers）架构也是在这一时期被提出并得到发展，使微处理器的性能越来越强（第三代）。然而有一天，指令级并行的效果逼近上限，设计师开始