可重构计算为何获芯片业集体追捧

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即将于6月6日出版的商业周刊发表文章指出：IBM和多家芯片制造商正在亲手缔造芯片业的新篇章，我们的生活也许将就此改变。无论从任何角度看，德州大学两位电脑科学研究员，道格拉斯.S.博格和斯蒂芬.科克勒尔都是在夸大其词，他们曾经公开向媒体表示：“我们正在重新发明电脑。”

不过如果了解到他们的背景，也许就会驱散人们心中的疑虑。IBM目前正在与德州大学电脑科学部门展开密切的合作。并且在2001年的时候，美国国防远景研究项目处也曾经向德州电脑科学研究所赞助过1100万美元，并且主要用于此项计划的研究经费。而现在，IBM表示正在准备制造新型芯片产品的第一款模型。如果新型芯片真的能够达到之前两位科学家的预期，也许IBM将会就此揭开芯片制造业的新篇章。据悉这种芯片每秒种的运算次数能够达到1亿万次。

而真正让我们感到惊讶的还不是超乎想象的运算速度(从性能看来，这种芯片产品在1997年的造价可以达到5000万美元，并且将主要应用于超级计算机领域)，更为令人感到振奋的是，也许此款芯片将会改变现有的芯片设计构架。据悉新型芯片可以自行重新修改自己的构造，也就是我们所知道的“可重构计算”。拥有此项技术，也许在不久的将来运营于苹果Mac计算机中的PowerPC芯片将可以运营为英特尔芯片设计的软件程序。甚至音乐播放器iPod将可以代替便携电脑的功能，或者在接收到电话信号的时候自动转换为手机。

目前为止IBM并不是唯一一家研制变型半导体的芯片制造商。实际上几乎任何一家传统芯片制造商都已经将目光投向了这种看似神奇的技术，其中包括惠普、英特尔、NEC、菲利普电子以及德州电器等。并且还有大量中小型公司正在奋起直追，例如Velogix、picoChip Designs 以及MathStar等。

如今为处理器寻找一种新的基础已经变得至关重要。众所周知随着芯片性能的提高，被加入到芯片中的晶体管数量急速增加，而这种数量的增加最终导致了发热量的提升，如今的发热量已经成为了制约芯片速度发展的主要桎梏。据悉到2008年的时候，微型处理器上电路的总长度将达到20英里。电路中为了传播信号而流动的电流发出的热量将足以将电路自身溶化。

解决发热量问题的方法主要有两种，其中之一就是将一块硅片分为两片，制造成为双内核甚至多内核处理器，通过处理器的数量增加来缩短电路的长度。AMD公司目前已经开始采用此种方式。而英特尔即将发布的双内核芯片将会继续对此种方式进行改革，采用一种名为Vanderpool的新技术。这种芯片将可以同时运行两套操作系统，例如微软的Windows XP以及开放资源的Linux，甚至可以在不同操作系统平台上运行各自的软件。

预计将会在索尼下一代游戏主机Playstation 3中出现的新型芯片预计将会在今年晚些时候登陆日本市场，其中甚至包含了9块处理器，一块IBM的PowerPC主处理器，以及8块相对简单的副处理器。此种多内核芯片代号为Cell，有IBM，索尼以及东芝携手开发。索尼表示，PlayStation 3中Cell处理器的性能将会达到之前战胜棋王卡斯帕罗夫的电脑，深蓝的水平。而东芝则将Cell芯片视为下一代“智能”高清晰电视以及其他消费者电子产品的核心。

Cell中加入了“可重构计算”的其他一些形式。硅片中的每一部分都被加入了一种名为“eFuse”的技术，如果芯片检测到电路中有功能损坏的部分，它将通过发射这些eFuse的方式自动断开与损坏部分的链接，并且向芯片发出损坏部分已经被隔离的信号。

IBM旗下的Power5芯片也包含了这种技术。对于蓝色巨人来说，eFuse技术十分经济：IBM可以直接生产统一规格的芯片，然后通过eFuse将它们裁减为不同的型号。“IBM电脑中的图形芯片和Mac电脑中的完全不同，”eFuse技术发明者，工程师萨波马尼亚先生表示，“在此之前，我们不得不生产两种不同的芯片，而现在我们仅仅需要制造一种。”

从灵活运用的角度来看，无疑“现场可编程门阵列(FPGA)”是做的最好的。eFuse就好像在硅片上建立了无数个交通岗哨，控制信号的传输或停止，据悉这将把芯片中的电路运行效率提高上千倍。这种功能将会为电子领域带来一种“大规模市场效应。”FPGA提供商加州Xilinx公司CTO里奥.波尔森先生表示：“比如您购买了一个新的控制器，最开始的时候控制器的功能是空的，不过在把它带回家后，它重新识别了您家中的所有系统，电视、音响、DVD、并且自动对自身进行改造，来控制这些电器。”

虽然在家用产品领域，FPGA功能的应用还不是太广泛，不过通过已经日常电器化的个人电脑FPGA还是找到了进入寻常百姓家的途径。去年2月份，超级电脑制造商Cray宣布了采用最新FPGA系统的显著成果，代号为XD1的系统安装了AMD的芯片和6块FPGA芯片，而最终FPGA将图形芯片的运行速度提高了1000倍。

然而不幸的是，为FPGA编写应用程序十分困难，并且还会花费大量的时间。不过目前一些研究机构一直致力于简化FPGA的应用，例如俄亥俄超级电脑中心目前就正在收集和整理按需匹配软件的模板。

不过据那两位信誓旦旦的研究员表示，德州电脑研究所中的芯片开发并不存在上述困难，因为新型芯片的设计理念就是将任务简化。实际上大量运算在逻辑操作之前就已经被多内核芯片所预先处理，因此eFuse需要做的仅仅是将合适的信号传输到恰当的部位。博格先生指出“可重构计算”芯片将会在未来十年中发展壮大。不过索尼CTO Tsugio Makimoto则预计到2007年为止，“可重构计算”芯片就会有所成就，在那之后可适应性芯片将会成为主流。

电脑业界分析家坚信，可重构功能无疑将会加速数字领域的进化速度：最终达到“泛在计算”。到了那时，用户在家中或者办公室所遇到的任何物品中都将含有芯片，他们将记录下用户的特性和习惯，并且通过无线的方式和附近的芯片进行沟通。在新纪元到来之后，英特尔公司计划通过多内核芯片来控制电脑、电视、家用电器、乃至打印机等多种电器产品。并且无论是蓝牙还是Wi-Fi等无线接入技术最终都会得以融合。

泛在计算的时代合适才会到来现在还不得而知，不过如今的变型半导体技术仍然会被其他领域的重大突破所阻碍，例如惠普正在着手研究的新型导体塑料材质研究，预计它有可能取代硅片现在在芯片业内的地位。不过仅仅从芯片的角度来看，未来所要达到的状态是完全一致的。家中、办公室、汽车中整合了芯片的设备彼此连接，而几乎市场上任何产品都进入了“有芯”的时代。

转自：AMT