数字变革—计算机架构随想
很早以前写的计算机的一些简单的片面想法，下面有网友的评论。上图为全球第一款商用型量子计算机“D-Wave One”。另文章末尾有补充的插图，部分关键字可点击了解详情。 首先我这样认为“现在的计算机软硬件设计专业性太强，并不适合普通人”，这样说有明显的局限性，大家稍作领会即可。PS:触摸屏产品在易用性上获得巨大进步。 CPU的设计一直作为计算机的核心，追求性能的提升，针对具体应用添加新的指令或者提高指令效率。 GPU(显卡），实际上就是一块转换芯片，把图形数据转换为视频信号输出，但是人们随着多媒体需求的提高，而被提升到重要地位。不仅能转换，而且能快速处理图形数据，满足市场需求，对CPU性能的补充，取代CPU？） 通用计算，量变到质变的产物。 云计算，必须依赖互联网，我网速实在太慢(XX的网通电信),咳……有一天，我们会有高速网络和便捷的联网方法，超便携终端…… 智能化计算机，（机器人？人工智能？），这才是需求，有点科幻，但很实际……我们确实需要一个聪明点的计算机…… 未来的互联网：以高性能互联网为主干，各种终端连接起来的庞大网络，包含超大动态数据库（全球各地，不停增长的庞大数据），无处不在，无所不能，完美无暇，无懈可击。
无论CPU还是GPU还是其他，处理的只有数据，强大的数据处理能力，满足现在以及未来的数据处理需求才是重点。现有的半导体制造技术和研发能力所能提供的就是：矩阵处理器（参考tilera处理器，Intel MIC,EnrgyCore ECX-1000）。 处理器的核心必然越来越多，那就称为矩阵处理器。所有核心按实际需求设计和使用，可以完全相同，也可以各有侧重点，他们被动态分为几组专门处理某些
数据和任务，或者一个核心，全部核心处理专门某些数据和任务。不同的公司根据自身优势生产不同性能和特点的矩阵处理器，通过标准的软硬件接口使用，相信大
家还记得采用SLOT1插槽 的PIIICPU?（参考GPU和显存） ，不过这里的CPU和板载缓存（图示CPU
无板载缓存~）是矩阵处理器和大容量外置缓存，你也可以直接把处理器和缓存集成在主板上或者处理器和外置缓存整合在同一芯片上，这取决于电子设备制造技术
和成本控制。至于你需要几个矩阵处理器或者多少内存，只需要看你的主板有几个标准高速接口，这些接口可以直接用于安装新的高速共享存储单元或者矩阵处理
器。
采用SLOT1插槽 的PIIICPU。
单卡双芯的英伟达显卡，两个核心周围的芯片是大容量高速显存。 为了便于理解，整个系统可以简单的划分为3个部分（矩阵处理器单元/矩阵处理器，高速存储单元/共享高速存储器，桥连控制单元/桥连芯片）,每个单 元可以复制，也就是可以同时存在多个相同单元。这就意味着只要有足够的接口，你不必为了升级设备而进行替换，只需安装新设备。另外这3种设备都属于高速设 备，主要参与数据处理，参考文章末尾的插图。
高速存储单元可以 参考 INTEL 的北桥+内存的架构，包括存储控制器和高速存储器。矩阵处理器只需要给高速存储单元的存储控制器发出指令，存储控制器会对高速存储器 寻址找到数据 传给矩阵处理器单元。高速存储单元 可以是内存 也可以 是 内存+闪存的混合体，或者其它速度较快 成本控制得当的存储器。矩阵处理器的运算过程中需要的最迫切数据存储于专用的外置缓存，而非高速存储单元。(参考HMC，混合SSD) 这样的设计对于发烧友需要更强大的散热系统，原则上普通用户只需要一个矩阵处理器和一个高速存储单元（对于小型的系统可以免去高速存储单元），只要你有多个接口，可以同时安装多个矩阵处理器和多个高速存储单元，他们之间可以共享并可直接访问。 标准高速接口的数据传输不同于目前主板上过多的线路,可以考虑串行信号，FB DIMM，
光纤传输，最终主板只是用来供电。桥连芯片本身也可作为一个标准高速接口设备，只是用来管理数据传输部分，同时协助各设备之间的通信，所谓的主板，“准确
的说就是个布满插槽的电路板”,电源管理及物理设备接入模块。也就是说，可以直接抛弃主板，你看到的机箱内部结构就是一个供电电源，几个电路板，然后用光
纤和几根供电线连接起来。补充一点：光交换，Photonic Switching 光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换是全光网络的关键技术之一。最新的量子通信技术更强，也已进入实用化阶段，这将是对光通信的颠覆式挑战，“在量子通信领域中国走在世界前沿”，这个……（光子计算机，量子计算机，生物计算……我们先就眼前展开讨论 ）
传统的计算机主板主要包括两个芯片，北桥和南桥芯片，CPU ，内存和显示卡接口由北桥控制，其他速度较慢的接口由南桥控制，但它们是统一的整体，必须同时工作。
现在我将计算机系统理论上分为两个部分，数据处理部分和数据传输部分，这两部分虽然是整体，但在使用上可以是相互独立的，也就是说当数据处理部分工 作时，数据传输部分可以不工作待机，如果按现在理解当数据处理部分工作时，数据传说部分可以不工作待机，反之亦然。共享一切。。这将更有利于计算机在各种 场合的网络应用，如服务器（刀片服务器，服务器集群，每个矩阵处理器可以看作为一个刀片服务器），高性能工作站……现在我们可以直接将多台计算机连起来 （某只认为能把人脑连起来才算NB）……这样的计算机，原则上不进行任何模拟信号的转换，他们只在输出或者输入设备上实现(为了方便把输入输出设备直接集 成在主板上也未尝不可)。PS:数据处理部分全是高速设备，数据传输部分基本就是低速设备。 按照网友的分析，上面这段话可以理解为将全世界的计算机硬件系统分为3个部分：运算能力，存储能力，互联能力。 这3种能力决定了计算机的用途。运算能力，即用计算机问题解决问题的能力，性能越强，应用面越广，很多计算机系统在设计之初就用于专门的用途。存储 能力，包括计算机系统本身的存储能力和来自其他计算机系统和互联网络的存储能力。互联能力，包括与输入输出设备，也包括与整个互联网的互联;另一方面，互 联能力也体现在单系统或者来自互联网络的硬件之间，软件之间，操作系统之间，多系统之间的互联能力。而贯穿三者的就是数据/信息的管理能力，软件系统在硬 件系统的配合下对数据处理，存储，垃圾回收处理，数据传输等。使得个人或者公司或其他用户所使用的所有计算机资源，数字家庭，互联网，移动设备里的所有资 源，能随意统一到任何一台设备上进行管理，扩张到整个互联网，网络化的灵活管理相对可以大量减少软硬件的投入，这是互联网快速发展所必需的。 最终实现"云计算",无视软硬件差异，在操作界面和反映速度上实现云服务和本地计算机基本相同的体验，这包括所有计算机相关设备：手机，笔记本，台
式机，平板以及工业计算机设备。在使用上使得用户感觉不到差别，云系统在高速网络的支持下呈现的优势更为明显，通过互补为用户提供很多便利。
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下面是网友评论，强烈推荐。 ============================================= 某只直接联想到PAVE PACE ============================================= 貌似主要的核心就是桥接芯片,不知道现在有没有类似的 我的理解不知道对不.
桥接芯片本身也可看做是一个高速设备，图示只是为了方便理解（很大桥连芯片），矩阵处理器之间可以直接通信 ，或者干脆设置类似交火的专用通道，或者光电转换传输数据。 ============================================= 你这个和创新的Zii有啥区别....Zii还能实时自编程来适应程序要求....
ZII 是一家公司的产品，类似产品还有CELL 处理器。这里的平台是通用系统平台，所有公司的产品都可以使用，更多的是基于现有硬件架构进行的调整，由于每个矩阵处理器实际上已拥有现有计算机的所有功 能（共用数据传输部分），每个矩阵处理器可以独立运行，同时多系统。这个架构的优点是极强的可伸缩性，其核心是标准的软硬件接口。简化的矩阵处理器和桥连 芯片 可以用于移动设备，1个标准的系统可以应用于个人PC ，多个矩阵处理器的系统可以用于工作站和服务器，多系统外部互联 用于服务器集群。如果该系统有多个桥连芯片，可以用于网络存储服务。如果有多个高速存储单元，可用于互联网快速访问，直接从高速存储单元读取数据。 ============================================= 我的意思是多个处理器连接和组合的方面 你这平台不就和Zii一样么 Zii倡导的干细胞运算和你说的组合没什么区别
这是个理想化的系统,考量到以后的发展方向，强调的是多平台兼容,并不是和某某平台如何,也不是什么实质的创新。矩阵处理器只是一个名字，为了便于 描述，很多公司都能生产多核心处理器或者类似结构的图形处理器，ZII 的特性 在很多公司的产品上 都有体现，也很多产品的发展方向。ZII 本身也不是一种颠覆式的创新，只能算是迎合市场的需求。每个公司都希望自己的产品功能强大，让投资者看到未来可能的回报 ============================================ Channel架构是当年学习IBM 4341/4381 小型机培训材料的时候接触到的，其中心思想是整个体系结构是以存储为中心（如RAM），其他设备如CPU、GPU（当年可没有这个玩艺儿，这里是我的自由 发挥）、远程终端、打印机、绘图仪、磁带机等等都通过独立的通道（channel）与高速存储器相联，通过独立的通道传输指令和数据，实现数据协同和共 享。与PC体系的不同在于PC的体系核心是CPU，Channel的体系核心是存储器（RAM）。当年IBM在PC领域曾经推广的MCA（微通道架构）就 是Channel体系的变种。 Channel好像是IBM专有系统，不是开放体系，所以在互联网上找不到资料也算正常，从这里也可以看出IBM在PC领域吃不开，进而索性退出的端倪。 时间太久了，很多地方在记忆中可能有偏差了，如论坛上有对IBM mainframe系统有研究的大大，还望指正。
这样的思路的确有其优点，存储器 作为中心，在整个计算机体系统里 所有的一切都是为数据服务的，但是目前看来，的确已不符合潮流。。。。。数据 的处理 存储 都需要 其他设备的参与，目前这种复杂的计算机结构，把这个思路放进去，貌似实现起来，确实有难度，尤其大部分数据需要加工 之后 才能 送到其他设备。。。我的解释 比较笼统，我的这个想法 由于是理想化的，缺少理论支持，对计算机知识的了解也有局限性，我的想法是一个符合大多数厂商利益的架构，同时兼顾用户的需求，这在现实里很难做到，大型 公司往往占据优势，在行业标准上占据霸主地位，高投入 ，高风险，甚至放弃自身利益嫌疑的东西，没人愿意搞。(事务计算） ============================================ 我还以为lz讨论的是脑后插管的那个世界……
那个世界 也许离我们并不远……哇卡卡，谁让你 从出生那天 就生活在由你大脑构筑的意识世界里……虽然你处于现实之中…… ============================================ 楼主说的是对的，这里
简化一下。10几20年前学计算机的时候，好像得教材上都是这么说的，计算机是由：处理器（运算设备），存储设备，输入设备和输出设备组成的。到了今天，
还是这个样子。只不过CPU能力越来越强大，GPU也出现了。存储有ROM，ram，软盘，HDD，CD，DVD，BD，SDD等等。输入设备由原来的键
盘，到今天的鼠标，绘图板等等。输出设备从打字机，单色显示器到今天的LCD，等等。
未来的电脑（群）又会返璞归真，回归到原点。
想象一下运算设备是一个黑箱（black
box），处理器集群，云计算，矩阵等就是中央运算设备。存储设备可以整合到运算模块当中。输出设备短期内还是平板显示器，未来可能会是3D，投影或触摸
式显示。输入设备有可能是互动的，触摸式，甚至输入输出2合一。不过总的来说跳不过计算机最基本的元素。
随着带宽的发展，个人电脑必然被中央主机集群替代，每家每户只保留输入输出终端。我之前就设想过，以后电脑就像宽带和电话，搬到一个新的住址只要给
电脑公司打个电话开通就可以了。当然，刚开始可能做不到一个数据中心服务一个国家的人，但是过度期间有可能是这样的，一栋楼，或一个小区有一个公用机房，
每家每户只要根据需求开通电脑服务就好了。想想现在的情况，以一个家庭平均拥有3台电脑来算，这些钱汇集到一起，搞一个社区机房应该够了。游戏发烧友可以
选择高端游戏接入，机房甚至可以多路GPU的，普通客户炒炒股票只需基本的文字功能，atom级别的运算能力就够了。未来厂商卖的不是硬件，而是运算能力
（含CPU和GPU）。nv搞fermi，amd搞APU其实都是一回事，只是实现的手段不同而已。
当然，最后matrix，skynet产生了，突然有一天，超级电脑有了思想，人类game over！ 也许好一点的情况是人类的智慧赶在机器人智慧发展之前，有了生物计算机。其实，我们今天的世界，各种生物其实有可能就是某种生物计算机的实现方式。 ========================================= PS:为充实内容，便于理解，资料补充中……
6个月前 / 8℃ /
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