英特爾展示未來芯片

2009年12月2日，美國加州圣克拉拉英特爾研究院的研究人員今天展示了一款處理器研究原型，在單芯片上實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算機(jī)的功能，為筆記本電腦、PC和服務(wù)器的設(shè)計(jì)方式提供了眾多創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念。該項(xiàng)研究的長期目標(biāo)是為未來計(jì)算機(jī)創(chuàng)建目前難以置信的擴(kuò)展性能，促進(jìn)開發(fā)全新的應(yīng)用程序和人機(jī)界面。英特爾計(jì)劃明年向行業(yè)和學(xué)術(shù)界合作伙伴提供100個(gè)以上的芯片原型用于實(shí)際研究，開發(fā)全新的軟件程序和編程模式。

　　英特爾將在2010年初發(fā)布集成關(guān)鍵功能的新一代酷睿系列芯片產(chǎn)品，同年還將發(fā)布該系列的6核和8核處理器產(chǎn)品。而該芯片原型則擁有48個(gè)可完全編程的英特爾處理器內(nèi)核，這也是有史以來集成度最高的單硅CPU芯片。它還整合了進(jìn)行信息共享的高速片上網(wǎng)絡(luò)，以及最新發(fā)明的電源管理技術(shù)，全部48 個(gè)內(nèi)核都實(shí)現(xiàn)了極高能效運(yùn)行，其功耗可低至25瓦，運(yùn)行最高能耗也僅為125瓦(與現(xiàn)在的英特爾處理器的能耗水平接近，僅相當(dāng)于兩個(gè)普通家用燈泡的耗電量)。

　　英特爾計(jì)劃進(jìn)一步研究如何在未來的主流芯片上實(shí)現(xiàn)眾多內(nèi)核的架構(gòu)和協(xié)作。例如，未來擁有這類強(qiáng)大處理功能的筆記本電腦能夠像人類一樣，用“視覺”準(zhǔn)確的辨別出物體及其運(yùn)動(dòng)。

　　試想一下人們未來利用計(jì)算機(jī)上虛擬舞蹈課或者在線購物的場(chǎng)景，通過筆記本電腦的3D攝像頭和顯示屏就可以像照鏡子一樣直接看到自己試穿衣服的樣子。再轉(zhuǎn)一圈就能看到衣料的質(zhì)感，以及衣服顏色是否與自己的膚色相配。

　　這種互動(dòng)方式可以讓人們擺脫鍵盤、遠(yuǎn)程控制器和游戲桿的束縛。有些研究人員認(rèn)為計(jì)算機(jī)甚至可能實(shí)現(xiàn)讀取腦電波，簡(jiǎn)單在腦子里想一個(gè)指令比如聽寫，不用說出來計(jì)算機(jī)就能夠執(zhí)行。

　　該芯片原型采用了一種用于在互聯(lián)網(wǎng)上建立“云”計(jì)算資源的數(shù)據(jù)中心的結(jié)構(gòu)形式。云數(shù)據(jù)中心是由數(shù)十乃至數(shù)千個(gè)計(jì)算機(jī)通過有線網(wǎng)絡(luò)互連而組成的，并行發(fā)送大量任務(wù)和數(shù)據(jù)組。英特爾的新型研究芯片采用了類似方法，但是所有的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)都集成在一個(gè)郵票大小的單個(gè)芯片上，采用了英特爾45納米高 K金屬柵極技術(shù)，極大減少了創(chuàng)建云數(shù)據(jù)中心所需的計(jì)算機(jī)數(shù)量。

　　英特爾研究院院長兼英特爾首席技術(shù)官賈斯汀(Justin Rattner)表示：“有了這樣的芯片，可以想象，未來的云數(shù)據(jù)中心將在目前的能效水平上得到數(shù)量級(jí)的成倍提升，從而節(jié)約大量空間資源和電力成本。我相信隨著時(shí)間的發(fā)展這些先進(jìn)概念將逐漸進(jìn)入主流設(shè)備，就像電機(jī)控制、安全氣囊和防抱死制動(dòng)這樣的先進(jìn)技術(shù)最終在所有汽車上得到了實(shí)現(xiàn)?！?/P>

　　內(nèi)核驅(qū)動(dòng)軟件，智能引導(dǎo)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高效率

　　這款概念芯片在內(nèi)核之間采用高速網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高效的信息和數(shù)據(jù)共享。由于數(shù)據(jù)包只需在芯片上移動(dòng)幾毫米，而不是移動(dòng)幾十米到另一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，因此這項(xiàng)技術(shù)在通信性能和能效方面比當(dāng)今的數(shù)據(jù)中心模式有了顯著的提高。

　　應(yīng)用軟件可利用該網(wǎng)絡(luò)直接在內(nèi)核之間實(shí)現(xiàn)快速的信息傳遞，通常只需要幾微秒，從而減少訪問芯片外速度較慢的系統(tǒng)內(nèi)存上的數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序還能夠動(dòng)態(tài)地精確管理特定時(shí)間內(nèi)使用哪些內(nèi)核完成特定任務(wù)，使性能和能耗更好地匹配每項(xiàng)任務(wù)的具體需求。

　　相關(guān)任務(wù)可在附近的內(nèi)核上執(zhí)行，甚至可以像流水線一樣將結(jié)果從一個(gè)內(nèi)核直接傳遞到下一個(gè)內(nèi)核，最大程度地利用芯片的整體性能。此外，這種軟件級(jí)別的控制能力還可以進(jìn)一步擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓和時(shí)鐘速度的管理。內(nèi)核可以關(guān)閉和開啟或改變性能水平，根據(jù)特定時(shí)刻的需求不斷調(diào)整，在最大程度上降低耗電量。

??? 克服軟件挑戰(zhàn)

　　隨著計(jì)算機(jī)制造商和軟件開發(fā)商轉(zhuǎn)向單硅芯片上的眾核技術(shù)，針對(duì)多核處理器的編程已經(jīng)成為業(yè)界的一大挑戰(zhàn)。這款芯片原型可以應(yīng)用云數(shù)據(jù)中心軟件常用的高效并行編程方法。賈斯汀今天還透露，在Open Cirrus上進(jìn)行合作的英特爾、惠普和雅虎的研究人員已經(jīng)開始利用Hadoop這種支持?jǐn)?shù)據(jù)密集型、分布式應(yīng)用程序的Java軟件框架，將云應(yīng)用程序移植到這種包含48個(gè)IA內(nèi)核的芯片上。

　　英特爾計(jì)劃提供100個(gè)或更多的研究芯片，供全球數(shù)十家行業(yè)及學(xué)術(shù)研究合作伙伴研究使用，為未來的眾核處理器開發(fā)新的軟件程序和編程模式。

　　微軟公司超級(jí)計(jì)算副總裁Dan Reed表示：“微軟正與英特爾攜手探索支持下一代客戶端及云應(yīng)用的全新硬件和軟件架構(gòu)。我們基于該原型芯片的早期實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在智能資源管理、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、編程模式和工具以及未來應(yīng)用場(chǎng)景等方面發(fā)現(xiàn)了眾多機(jī)會(huì)?！?/P>

　　這款芯片原型代表了英特爾萬億級(jí)計(jì)算研究項(xiàng)目的最新突破性成果，旨在打破壁壘，將未來芯片擴(kuò)展到數(shù)十乃至數(shù)百個(gè)內(nèi)核。該芯片原型由英特爾在印度班加羅爾、德國布倫瑞克以及美國俄勒岡Hillsboro的研究人員共同開發(fā)。關(guān)于該芯片架構(gòu)和電路詳細(xì)情況的論文預(yù)計(jì)將在2010年2月舉辦的國際固態(tài)電路大會(huì)(International Solid State Circuits Conference，ISCC)上公布。