科學家開發超快電腦晶片 運算速度提升20倍

美英兩國科學家聯合開發了一款運算速度超快的電腦晶片，使當前臺式機的運算能力提升20倍。

當前的個人電腦使用雙核、4核、16核處理器來執行各項任務。如今，美英研究人員開發的中央處理器(CPU)將1000個內核有效集成于一個晶片上。這項突破或將在今後幾年開啟一個超高速運算的新時代，使家庭用戶不再對運行緩慢的電腦系統感到沮喪。雖然速度更快，但由於新型“超級”電腦的能耗遠低於當前電腦，所以更加環保。

研究人員採用了一種名為“現場可編程門陣列”(Field Programable Gate Array 以下簡稱“FPGA”)的晶片，使得微晶片就像都含有數百萬個電晶體一樣，而電晶體則是任何電路的基本組成部分。不過，FPGA晶片可由用戶安裝到特定電路，它們的功能不是在出廠時就設定好的。這樣一來，用戶可以將電晶體劃分成一個個“小群體”，要求每個“小群體”完成不同的任務。

通過在FPGA晶片內創建逾1000個微電路，研究人員便將這個晶片變成了1000個內核的處理器——每個內核都可以遵照自己的指令工作。在測試中，FPGA晶片每秒能處理5GB的數據，處理速度大概相當於當前臺式機的20倍。這項研究由英國格拉斯哥大學的韋姆·范德堡韋德(Wim Vanderbauwhede)博士和美國馬薩諸塞大學盧維爾分校的Martin Margala同行共同實施。

范德堡韋德說：“FPGA晶片沒有應用於標準電腦上，原因是對FPGA晶片編程相當困難。FPGA晶片的處理能力強大，由於速度更快，能耗相當低，是我們更為環保的選擇。”雖然當前市場上銷售的電腦大多數內核超過一個，可以同時實施不同任務，但傳統多核處理器只能共用一個存儲源，這降低了運算速度。范德堡韋德的研究團隊給每個內核分配一定量的專用存儲空間，從而加快了處理器的運算速度。

范德堡韋德博士說：“這只是初期概念驗證研究，我們試圖展示對FPGA編程的便捷方式，令其超高速處理的潛力可以更為廣泛地應用於未來的運算器和電子設備上。雖然現有許多技術充分使用FPGA晶片，如等離子電視、液晶電視和電腦網路路由器，但它們在標準臺式機上的應用卻十分有限。”

“但是，我們看到，包括英特爾和ARM在內的一些廠商已經宣佈將開發集成傳統CPU與FPGA晶片的微晶片。我認為此類處理器會得到更廣泛的應用，有助於在今後幾年進一步提升電腦運算速度。”范德堡韋德希望在2011年3月應用重構運算國際研討會上詳細介紹他的研究發現。

新浪網 2010/12/30

相關連結：

Academics develop super-fast 1,000 core FPGA chip (ZDnet blog)
High-level FPGA programming research: The MORA Soft Processor Array (Dr. Wim Vanderbauwhede)
英特爾推出首款可設定的Intel Atom處理器(Intel+ Altera FPGA) 提供客戶更多元的選擇