美报告称计算能力的提升需要一场革命
时间:2017-12-07

  科学网 - 美国报道计算能力需要一场革命

  据英国“新科学家”12月16日报道,美国国家研究委员会最新报告“计算未来的表现:游戏结束到一个新的水平”几十年来得到了很大的改善。但是,如果软件行业没有发生重大变化,没有新的芯片引入,这种势头将会戛然而止。年产数万亿美元的计算机产业,成为经济增长的引擎,这并不是什么坏消息。

  20世纪80年代和90年代,微处理器的速度要快得多,但前面所说的两个障碍意味着计算能力将在未来10年内受到重视。随着晶体管越来越小,微芯片在2005年的记录数据为3千兆赫,现在已经稳定下来,因为芯片产生的热量太快,如此之快,无法用于智能手机和个人电脑。这种稳定性有可能结束摩尔定律,集成电路中可以容纳的晶体管数量,每18个月增加一倍,性能提高一倍。

  因此,制造商通过在一个芯片上建立两个,四个甚至八个处理器内核来解决这个问题,但研究警告说,摩尔定律仍然存在问题:晶体管的功率现在还不能提高。计算性能在10年内不会因能耗而大大提高,为了解决这个问题,科学家需要开发一种新的晶体管架构。

  更重要的是,多核芯片通过让他们的处理器共享任务来获得速度优势,并且为了使其更加高效,研究人员必须设计能够并行执行多个任务的软件,而不是一个又一个的串行任务。

  这可能听起来很有潜力。美国国家研究委员会主席兼ADI公司首席技术官Samuel Fuller表示,并行计算为保持计算速度提供了更为明确的途径,而并行计算则是重中之重。

  并行计算与许多科学计算,如模拟天气和核爆炸的效果很好。 Google还开发了一套并行编程工具MapReduce,该模型主要用于大规模数据集(大于1TB)的并行计算。然而,该报告警告说,为串行计算编写的软件量已经转移到能够并行有效地工作,并且是一项非常困难的任务,需要新的软件工程过程和工具,并要求程序员重新训练以使用它们。

  然而,目前正在研究并行处理的Cray的计算机科学家Ray Ellis说,并行计算并不是一个新概念,科学家们也取得了一些成就。他认为,并行计算的最简单途径是在30年前完成的。

  新科学家报告(英文)