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，在單芯片上實現(xiàn)了云計算機的功能，為筆記本電腦、PC和服務(wù)器的設(shè)計方式提供了眾多創(chuàng)新的設(shè)計理念。該項研究的長期目標是為未來計算機創(chuàng)建目前難以置信的擴展性能，促進開發(fā)全新的應(yīng)用程序和人機界面。英特爾計劃明年向行業(yè)和學術(shù)界合作伙伴提供100個以上的芯片原型用于實際研究，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 個內(nèi)核都實現(xiàn)了極高能效運行，其功耗可低至25瓦，運行最高能耗也僅為125瓦(與現(xiàn)在的英特爾處理器的能耗水平接近，僅相當于兩個普通家用燈泡的耗電量)。

　　英特爾計劃進一步研究如何在未來的主流芯片上實現(xiàn)眾多內(nèi)核的架構(gòu)和協(xié)作。例如，未來擁有這類強大處理功能的筆記本電腦能夠像人類一樣，用“視覺”準確的辨別出物體及其運動。

　　試想一下人們未來利用計算機上虛擬舞蹈課或者在線購物的場景，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。

　　這種互動方式可以讓人們擺脫鍵盤、遠程控制器和游戲桿的束縛。有些研究人員認為計算機甚至可能實現(xiàn)讀取腦電波，簡單在腦子里想一個指令比如聽寫，不用說出來計算機就能夠執(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)千個計算機通過有線網(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，但是所有的計算機和網(wǎng)絡(luò)都集成在一個郵票大小的單個芯片上，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)中心所需的計算機數(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。我相信隨著時間的發(fā)展這些先進概念將逐漸進入主流設(shè)備，就像電機控制、安全氣囊和防抱死制動這樣的先進技術(shù)最終在所有汽車上得到了實現(xiàn)?！?/P>

　　內(nèi)核驅(qū)動軟件，智能引導數(shù)據(jù)實現(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幾毫米，而不是移動幾十米到另一個計算機系統(tǒng)上，因此這項技術(shù)在通信性能和能效方面比當今的數(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)用程序還能夠動態(tài)地精確管理特定時間內(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)果從一個內(nèi)核直接傳遞到下一個內(nèi)核，最大程度地利用芯片的整體性能。此外，這種軟件級別的控制能力還可以進一步擴展，實現(xiàn)對電壓和時鐘速度的管理。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)

　　隨著計算機制造商和軟件開發(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這種支持數(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IA內(nèi)核的芯片上。

　　英特爾計劃提供100個或更多的研究芯片，供全球數(shù)十家行業(yè)及學術(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。

　　微軟公司超級計算副總裁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驗已經(jīng)在智能資源管理、系統(tǒng)軟件設(shè)計、編程模式和工具以及未來應(yīng)用場景等方面發(fā)現(xiàn)了眾多機會?！?/P>

　　這款芯片原型代表了英特爾萬億級計算研究項目的最新突破性成果，旨在打破壁壘，將未來芯片擴展到數(shù)十乃至數(shù)百個內(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)和電路詳細情況的論文預(yù)計將在2010年2月舉辦的國際固態(tài)電路大會(International Solid State Circuits Conference，ISCC)上公布。