摩尔定律?计算机从未受限将来也不
专家预测:在二十年内,硅处理器,也就是我们电脑的心脏,其计算能力将达到物理极限,再也不能挤压出更多性能。然而最近的一项科学成果表明,很可能能够创造出一种全新的计算机体系结构,使人们可以突破现有的性能瓶颈。
来自ibm材料科学家的成果乍听上去并没有多了不起。简单讲就是,他们声称已经掌握了如何将本来不导电的金属氧化物转换为可以导电的状态的技术。更厉害的是,这个转换是可逆的。
将材料从绝缘状态到导电状态之间来回转换并不是什么新鲜事,ibm研究院的stuart parkin告诉我们。但这次的不同在于,即使我们停止给材料通电,转换后的状态仍然可以保持。
这就不得了了。
开机……开着…还开着…仍然开着… 当谈到计算机的时候,无论是移动设备,还是个人电脑或者服务器都有一个很大的毛病:电能的利用率太低。
作为普通用户,我们每天都在忍受效率低下带来的问题:手机又没电了,笔记本烫的要命,风扇吵死人了。而系统管理员和大型数据中心的架构师们,他们对计算机的效率问题体会就更深了,因为他们手头运行着一大群计算机,大量的电力转化为热能(进而消耗更多的电能在温控系统上)。
导致电力的利用率低下有一个很简单的原因:硅晶体管在运行时必须时刻通电,而总有一些电能会在运行中散耗出去。运行中的晶体管和散耗的电能都会产生热量,如果没有散热片,风冷或水冷设备,这些热量足以使处理器融化。
计算机处理信息的方式就是借晶体管的开关两种状态,表达二进制的0或1。因此运算过程中就需要改变晶体管的状态,开开关关——但电流必须是持续不断的。试想如果我们可以通过一次性的触发电流(microburst of electricity)来改变其状态,而不用再对其持续供电的话会怎么样。这将可以节约大量的电能,散耗产生的热量也会少得多。
而这次ibm的研究成果正是这个,改变金属氧化物的导电状态的方法。这和我们大脑中神经兴奋向突触传递信息的方式有点类似,parkin解释说。我们的大脑要比目前的处理器强大多了,他补充说,但大约只消耗百万分之一的能量。
这也说明了一个问题,假设这项技术能进一步改进并被应用到处理器和内存中,将有可能构建出一套全新的,极其高效的电子设备结构体系。想像一下这样的手机,屏幕、扬声器、收音机还是正常用电,但处理器和内存等硬件却几乎不消耗电能了。
摩尔定律?哪个摩尔定律?虽然这项研究离实际应用还有很长一段路要走。parkin解释说,保持材料的稳定状态需要用到一种液体,还需要使用纳米管来更有效的将其运送到各个部件,这也正是他和他的同事们正在努力的方向。
不管怎么说,这项技术也只是我们见过的和将要见到的计算机技术中的一项。这样看上去,它或许不是那么显眼了。但退一步讲,所谓的处理器的物理极限的说法是站不住脚的。的确,硅处理器的时代就要终结了,但还有许多时下热门的技术正等着替代硅处理器的位置呢。
而现在我们要做的,就只是给“硅谷”想一个新名字。