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英特尔亮出多核时代的底牌

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杜江凌认为,计算能力获得了突破会带来应用上的巨大突破。

作为英特尔在亚太地区设立的首家研究机构,ICRC承载的远远超出了研究本身。在平台战略驱使英特尔战车疾驰之时,在摩尔定律指导下的前瞻性研究无疑给市场引擎补足了丰富的给养,并成就了英特尔 “Leap ahead(超越未来)”的底牌。

“以往每年在中国办IDF(英特尔信息技术峰会),我们用中文演讲,听众全都是中国人。可今年如同在美国一样,IDF的演讲都用英文,相当一部分听众来自世界各地。”杜江凌在博客中这样感慨道。

今年4月中旬在北京举行的IDF是英特尔2007年IDF全球系列活动的首场,也是英特尔上半年惟一的技术论坛。“只此一家,别无分店”的厚待,对于担负创新研究与本土合作双重使命的ICRC(英特尔中国研究中心)来说,显然有着非同寻常的意义。

速度之美

今年年初,英特尔集成了80内核的万亿次浮点运算处理器宣告问世。指甲大小的芯片实现了高性能计算机的运算能力,预示着万亿级时代渐行渐近,而ICRC正是这一前瞻性项目的重要研究成员。

刘保华:整个PC行业的发展脉络是处理器速度主导的,主频提升推动了整个市场发展。现在英特尔做到了用80核的单芯片实现万亿级计算,这项技术未来将如何与应用匹配?万亿级计算芯片的出现,会不会带动整个PC行业重回速度制胜的时代?

杜江凌:这个讨论好像从386时代就开始了,已经演变成了一个哲学问题。一派人的观点是,英特尔无论研发多快的CPU,自然而然会有应用跟上;另一派人则认为,CPU发展太快,已经远远跑在了应用之前。在这个层面上讨论,我们往往会感到迷惑不清。

如果抛开价格问题,我相信任何人都会说我要最快的那个!问题的关键在于,既要有高性能的PC,价格也要符合用户的心理预期。英特尔强调的是,怎么能在不同价位、档次上把创新放在首位,即便是低价位产品,也一定有相应创新相结合,这是最符合市场需要的。

回到速度制胜的问题上,我个人的体会是,我们不会回到原来的主频竞争上,但速度的竞争没有坏处。刘翔110米跨栏跑得快,是一种美,任何一种体育项目追求的速度都是一种美。同样,在我们的行业里,我觉得对速度的追求也是一种美,人人都在追求最快的速度。如果我有一台计算机,一开机马上程序就启动了,运行起来几乎没有什么延迟,就像用电视机一样,没有人会不喜欢这样。速度我觉得是越快越好,这一定是件好事。

刘保华:万亿级计算将在哪些应用上率先取得突破?另外,对于我们的日常应用和家庭应用来说,万亿级计算究竟意味着什么?

杜江凌:万亿级计算早在1996年就有了。那一年英特尔为Sandia国家实验室开发了第一台万亿次浮点运算的超级计算机ASCI Red,当时占用104个机柜,使用了大约1万个Pentium Pro处理器。现在万亿级计算的概念是,同样的计算量在成人指甲大小的单个芯片上就实现了,能耗也由500千瓦降到了62瓦,这仅仅用了10年的时间。

万亿级计算能力的芯片装到个人计算机里,它能发挥怎样的作用?ICRC专门有一个团队主要就是在回答这个问题。企业级应用我就不用多说了,它会改变高性能计算的形态。对个人用户来说,最大的改变是如此大的计算能力使得原来很多只能在服务器上,甚至是数据中心完成的任务,转而在PC或笔记本电脑上就能完成,这就会引发一些新应用。举个例子,ICRC的应用研究部门目前在研究一项名为“运动精彩镜头提取”的项目。这项技术就是能快速把一些视频当中的精彩镜头提取出来,如果时间有限,你可以选择只看集锦的精彩镜头,十几分钟一个片断,你可以在上班路上看,或者在任何空闲时间来看。

还有一类非常有趣的应用是人机交互,比如通过计算机进行同声翻译。ICRC刚成立时就曾进行过研究,之所以放弃就是因为当时的计算能力还不够强大,没有办法真正按照人的大脑模型来做语言识别,现在突破了计算能力的限制,我们又把它作为将来的研究方向之一。这样的例子还有很多,比如图片检索、高度逼真的游戏等,这些都要求巨大的计算能力。

刘保华:万亿级计算目前还是实验室成果,距离推向市场还需要一段时间,英特尔的说法是5~7年。在此期间,英特尔还需要应对哪些技术挑战?

杜江凌:英特尔的万亿级计算研究在全球有100多个项目,涵盖了微处理器、平台和编程三个重要部分。我们目前已经把计算单元做出来了,就是展示的万亿次浮点运算的80核可编程处理器。下一步工作主要集中在平台级,我们要解决两个最基本的问题:一个是内存怎么与高性能处理器相连,目前的通用处理器都是通过管脚相连的。而万亿级处理器则是与内存模块直接相连,上下紧扣在一起,不再经过中间环节,原来是一维通信,现在变成整个面积上都能通信,这样就解决了传输延迟的问题。

另一个问题是处理器与处理器之间的通信,同样也要达到万亿级的传输速率,我们为此正在研究硅光传输技术,就是让硅发光,使两个处理器之间,或处理器与芯片之间以光速进行数据通信。万亿级计算实际上等于三个万亿级的结合,第一个是万亿级浮点计算,第二个是万亿级的数据存取,第三个就是万亿级通信,这三个技术问题都得到解决了,产品化也就为期不远了。

摩尔定律,IT业圭臬

IT界绝对不稀缺概念。然而,大浪淘沙,缤纷标准中能被奉为圭臬者寥寥无几,诞生自英特尔的摩尔定律无疑是其中最为耀眼的佼佼者。历经40余年的反复校验,摩尔定律已然升至“共识”的境界。它如同标尺,为半导体业界努力遵循,并在技术人员的心血浇灌下,焕发着强大生命力。

刘保华:最近关于摩尔定律的讨论很多,比如有人提出量子计算机的出现可以保证摩尔定律持续有效50年。您在美国曾经当面与摩尔交流过,您个人怎么理解摩尔定律的内涵与沿革?恪守摩尔定律,会不会影响到英特尔的创新步伐?

杜江凌:我在美国与摩尔聊天的时候,有两点体会最深。摩尔当时发明这个定律时,初衷并不是为了真正发现一个物理规律。当时在晶体管上做集成电路已经出现了,但电子管还是牢牢占据着最重要的位置。人们都在怀疑,晶体管怎么能打败电子管?

摩尔一直在想,如果有这样一个理论,让人们知道晶体管发展非常快,随之成本也就降下来了,这样会让业界增强晶体管是能取代电子管的信心。他画了一个草图,芯片上的晶体管数量起先是32个,下一次是64个,再一画,他发现每12个月翻一番。他要把这个规律发表出去,给IT从业者打气,于是摩尔定律就诞生了。

后来,英特尔工程师就用创造力一次次来维护,证明晶体管确实按照摩尔定律发展。与物理定律始终为真不同,摩尔定律是靠人的信念来实现的,它使得业界越来越兴旺发达。这么多年来,摩尔定律被英特尔奉为真理,成为了创新血液中的一部分。

如果半导体发展停滞了,我们就没有足够的计算能力来实现刚才谈到的应用,为了实现就必须要让摩尔定律继续发展下去,摩尔定律是支撑我们这些人的愿景,这是一种强烈的信念。

刘保华:的确是这样,摩尔定律为业界展示了非常令人鼓舞的愿景。但能够支撑这个坚定信念的一定是技术人员的不懈努力,技术发展会怎样支持摩尔定律持续发展下去呢?

杜江凌:我们熟知的摩尔定律是摩尔当时基于硅材料做出的判断。目前,我们也在半导体制造上尝试其他材料。事实证明,使用纯粹的硅,在32纳米制造工艺时就会产生难以冲破的瓶颈。因此英特尔在硅材料的基础上加入了一些金属,即基于铪元素的高k介质,这使得漏电问题马上解决了,功耗也随之降下来了。