英特尔未来芯片：重构计算机 改写人机交互

2009年12月2日，美国加州圣克拉拉英特尔研究院的研究人员今天展示了一款处理器研究原型，在单芯片上实现了云计算机的功能，为笔记本电脑、PC和服务器的设计方式提供了众多创新的设计理念。该项研究的长期目标是为未来计算机创建目前难以置信的扩展性能，促进开发全新的应用程序和人机界面。英特尔计划明年向行业和学术界合作伙伴提供100个以上的芯片原型用于实际研究，开发全新的软件程序和编程模式。

　　英特尔将在2010年初发布集成关键功能的新一代酷睿系列芯片产品，同年还将发布该系列的6核和8核处理器产品。而该芯片原型则拥有48个可完全编程的英特尔处理器内核，这也是有史以来集成度最高的单硅CPU芯片。它还整合了进行信息共享的高速片上网络，以及最新发明的电源管理技术，全部48 个内核都实现了极高能效运行，其功耗可低至25瓦，运行最高能耗也仅为125瓦(与现在的英特尔处理器的能耗水平接近，仅相当于两个普通家用灯泡的耗电量)。

　　英特尔计划进一步研究如何在未来的主流芯片上实现众多内核的架构和协作。例如，未来拥有这类强大处理功能的笔记本电脑能够像人类一样，用“视觉”准确的辨别出物体及其运动。

　　试想一下人们未来利用计算机上虚拟舞蹈课或者在线购物的场景，通过笔记本电脑的3D摄像头和显示屏就可以像照镜子一样直接看到自己试穿衣服的样子。再转一圈就能看到衣料的质感，以及衣服颜色是否与自己的肤色相配。

　　这种互动方式可以让人们摆脱键盘、远程控制器和游戏杆的束缚。有些研究人员认为计算机甚至可能实现读取脑电波，简单在脑子里想一个指令比如听写，不用说出来计算机就能够执行。

　　该芯片原型采用了一种用于在互联网上建立“云”计算资源的数据中心的结构形式。云数据中心是由数十乃至数千个计算机通过有线网络互连而组成的，并行发送大量任务和数据组。英特尔的新型研究芯片采用了类似方法，但是所有的计算机和网络都集成在一个邮票大小的单个芯片上，采用了英特尔45纳米高 K金属栅极技术，极大减少了创建云数据中心所需的计算机数量。

　　英特尔研究院院长兼英特尔首席技术官贾斯汀(Justin Rattner)表示：“有了这样的芯片，可以想象，未来的云数据中心将在目前的能效水平上得到数量级的成倍提升，从而节约大量空间资源和电力成本。我相信随着时间的发展这些先进概念将逐渐进入主流设备，就像电机控制、安全气囊和防抱死制动这样的先进技术最终在所有汽车上得到了实现。”

　　内核驱动软件，智能引导数据实现高效率

　　这款概念芯片在内核之间采用高速网络，实现高效的信息和数据共享。由于数据包只需在芯片上移动几毫米，而不是移动几十米到另一个计算机系统上，因此这项技术在通信性能和能效方面比当今的数据中心模式有了显著的提高。

　　应用软件可利用该网络直接在内核之间实现快速的信息传递，通常只需要几微秒，从而减少访问芯片外速度较慢的系统内存上的数据。应用程序还能够动态地精确管理特定时间内使用哪些内核完成特定任务，使性能和能耗更好地匹配每项任务的具体需求。

　　相关任务可在附近的内核上执行，甚至可以像流水线一样将结果从一个内核直接传递到下一个内核，最大程度地利用芯片的整体性能。此外，这种软件级别的控制能力还可以进一步扩展，实现对电压和时钟速度的管理。内核可以关闭和开启或改变性能水平，根据特定时刻的需求不断调整，在最大程度上降低耗电量。

    克服软件挑战

　　随着计算机制造商和软件开发商转向单硅芯片上的众核技术，针对多核处理器的编程已经成为业界的一大挑战。这款芯片原型可以应用云数据中心软件常用的高效并行编程方法。贾斯汀今天还透露，在Open Cirrus上进行合作的英特尔、惠普和雅虎的研究人员已经开始利用Hadoop这种支持数据密集型、分布式应用程序的Java软件框架，将云应用程序移植到这种包含48个IA内核的芯片上。

　　英特尔计划提供100个或更多的研究芯片，供全球数十家行业及学术研究合作伙伴研究使用，为未来的众核处理器开发新的软件程序和编程模式。

　　微软公司超级计算副总裁Dan Reed表示：“微软正与英特尔携手探索支持下一代客户端及云应用的全新硬件和软件架构。我们基于该原型芯片的早期实验已经在智能资源管理、系统软件设计、编程模式和工具以及未来应用场景等方面发现了众多机会。”

　　这款芯片原型代表了英特尔万亿级计算研究项目的最新突破性成果，旨在打破壁垒，将未来芯片扩展到数十乃至数百个内核。该芯片原型由英特尔在印度班加罗尔、德国布伦瑞克以及美国俄勒冈Hillsboro的研究人员共同开发。关于该芯片架构和电路详细情况的论文预计将在2010年2月举办的国际固态电路大会(International Solid State Circuits Conference，ISCC)上公布。