英特爾未來晶片：將真正改寫人機互動
2024-08-07 02:17:10
泡泡網CPU頻道12月4日 英特爾研究院的研究人員展示了一款處理器研究原型，在單晶片上實現了雲計算機的功能，為筆記本電腦、PC和伺服器的設計方式提供了眾多創新的設計理念。該項研究的長期目標是為未來計算機創建目前難以置信的擴展性能，促進開發全新的應用程式和人機界面。英特爾計劃明年向行業和學術界合作夥伴提供100個以上的晶片原型用於實際研究，開發全新的軟體程序和編程模式。
英特爾將在2010年初發布集成關鍵功能的新一代酷睿系列晶片產品，同年還將發布該系列的6核和8核處理器產品。而該晶片原型則擁有48個可完全編程的英特爾處理器內核，這也是有史以來集成度最高的單矽CPU晶片。它還整合了進行信息共享的高速片上網絡，以及最新發明的電源管理技術，全部48個內核都實現了極高能效運行，其功耗可低至25瓦，運行最高能耗也僅為125瓦（與現在的英特爾處理器的能耗水平接近，僅相當於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晶片上實現眾多內核的架構和協作。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。再轉一圈就能看到衣料的質感，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、遠程控制器和遊戲杆的束縛。有些研究人員認為計算機甚至可能實現讀取腦電波，簡單在腦子裡想一個指令比如聽寫，不用說出來計算機就能夠執行。
該晶片原型採用了一種用於在網際網路上建立「雲」計算資源的數據中心的結構形式。雲數據中心是由數十乃至數千個計算機通過有線網絡互連而組成的，並行發送大量任務和數據組。英特爾的新型研究晶片採用了類似方法，但是所有的計算機和網絡都集成在一個郵票大小的單個晶片上，採用了英特爾45納米高K金屬柵極技術，極大減少了創建雲數據中心所需的計算機數量。
英特爾研究院院長兼英特爾首席技術官賈斯汀（Justin Rattner）表示：「有了這樣的晶片，可以想像，未來的雲數據中心將在目前的能效水平上得到數量級的成倍提升，從而節約大量空間資源和電力成本。我相信隨著時間的發展這些先進概念將逐漸進入主流設備，就像電機控制、安全氣囊和防抱死制動這樣的先進技術最終在所有汽車上得到了實現。」
內核驅動軟體，智能引導數據實現高效率
這款概念晶片在內核之間採用高速網絡，實現高效的信息和數據共享。由於數據包只需在晶片上移動幾毫米，而不是移動幾十米到另一個計算機系統上，因此這項技術在通信性能和能效方面比當今的數據中心模式有了顯著的提高。
應用軟體可利用該網絡直接在內核之間實現快速的信息傳遞，通常只需要幾微秒，從而減少訪問晶片外速度較慢的系統內存上的數據。應用程式還能夠動態地精確管理特定時間內使用哪些內核完成特定任務，使性能和能耗更好地匹配每項任務的具體需求。
相關任務可在附近的內核上執行，甚至可以像流水線一樣將結果從一個內核直接傳遞到下一個內核，最大程度地利用晶片的整體性能。此外，這種軟體級別的控制能力還可以進一步擴展，實現對電壓和時鐘速度的管理。內核可以關閉和開啟或改變性能水平，根據特定時刻的需求不斷調整，在最大程度上降低耗電量。
克服軟體挑戰
隨著計算機製造商和軟體開發商轉向單矽晶片上的眾核技術，針對多核處理器的編程已經成為業界的一大挑戰。這款晶片原型可以應用雲數據中心軟體常用的高效並行編程方法。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開始利用Hadoop這種支持數據密集型、分布式應用程式的Java軟體框架，將雲應用程式移植到這種包含48個IA內核的晶片上。
英特爾計劃提供100個或更多的研究晶片，供全球數十家行業及學術研究合作夥伴研究使用，為未來的眾核處理器開發新的軟體程序和編程模式。
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雲應用的全新硬體和軟體架構。我們基於該原型晶片的早期實驗已經在智能資源管理、系統軟體設計、編程模式和工具以及未來應用場景等方面發現了眾多機會。」
這款晶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，將未來晶片擴展到數十乃至數百個內核。該晶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。關於該晶片架構和電路詳細情況的論文預計將在2010年2月舉辦的國際固態電路大會（International Solid State Circuits Conference，ISCC）上公布。■
