专家提突破计算机瓶颈新思路

 

【美国《纽约时报》网站报道】题:改变计算机的线路设计以避免即将出现的瓶颈(记者  约翰·马尔科夫发自加州帕洛阿尔托)

惠普公司的研究人员提出要对现代计算机进行根本性的反思,以迎接即将到来的纳米电子时代——存储和计算能力的密切结合有可能极大地降低计算机能耗。

目前,微处理器是计算机的核心,信息先被传给微处理器用于计算,然后才被存起来。这样造成极大的能耗。新方法将把信息处理和存储密切结合起来,以减少数据传输并降低能耗。

半导体行业早就警告,即将出现一系列瓶颈,即在50多年的时间里不断缩小计算机晶体管大小的进步将要停止。如果停止进步,那么不仅消费电子产品的创新速度会慢下来,而且世界最强大的超级计算机的运算速度以几何级增长的状况——每10年加快1000倍——也将停止。

不过,惠普公司的电气工程师帕塔萨拉蒂·兰加纳坦博士1月在电气电子工程师学会出版的《计算机》月刊上发表文章,提出一种彻底取代当今计算机设计的方案,从而使新型消费电子产品和名为“exascale处理器”的下一代超级计算机成为可能。

在现有的计算机中,数据不断在较快和较慢的存储器之间穿梭往来。系统把频繁使用的数据放在离处理器近的地方,当正在进行的计算不再需要这些数据时,系统就把它们转移到速度较慢和较为永久的存储器中。

在这种方式下,微处理器是计算机的核心。但是就能耗来说,先把数据传给微处理器用于计算、然后再把数据存起来的方式所造成的能耗大大超过实际运算过程的能耗。

此外,这一问题在迅速恶化,因为计算机处理的数据量的增长速度超过计算机性能的增加速度。

兰加纳坦说,这种新型计算机与当今设计的区别是,系统将以他称作“纳米存储器”的存储芯片而非当今的微处理器为基础。这种纳米存储器将是三维的混合电路系统,其中的低级电路将以惠普公司正在研发的名为“忆阻器”的纳米电子技术为基础。这种纳米存储芯片将具有多层设计,而且用普通硅制作的计算电路就位于处理数据的存储器的上方,从而使能耗降至最低。

兰加纳坦写道,专家估计,在7年左右的时间里,这样一块芯片可以存储1万亿字节的信息,外加含有128个处理器。如果这种芯片得到普及,那么在未来的数据处理方案中,需要被传来传去的信息量将大大减少。

多年来,计算机设计师一直在说,需要一种全新的计算处理方法。实际上,随着晶体管被做得越来越小,而不是技术上不断有创新,计算机设计师只是简单地采用了增加处理器的办法。