Peter J. Bentley：并行计算和云计算！

 

 

 

 

计算机技术的进步看似永无止境，而且，摩尔定律可能会让人想当然地以为，处理器势必会一直朝着更小巧、更便宜、更快捷的方向发展下去。但是，任何事物都不可能永远保持飞速发展的状态。事实上，我们在前进的道路上已经遇到了一个障碍。

计算机体系结构教授戴维·帕特森道出了其中的缘由：“过去十年到十五年的时间里，我们为了提升计算机的性能， 不断地增加晶体管的数量。每一次增加晶体管的数量，都会使硅芯片的功耗和散热压力更大。每块芯片约 100 瓦的功耗已经是其散热能力的极限。我们大概在 2003 年达到了这个水平。要想继续利用摩尔定律提升计算机的性能，唯一的出路就是制造并行计算机。这就意味着我们必须改变编程模型，这是六十年的计算发展史上最重大的变革。

也就是说，问题并不在于摩尔定律。真正的问题在于，一个体积较大、而且精密复杂的处理器会在运转的过程中发热。笔记本发烫到致人三度烧伤、处理器发烫到融化电路板，这种夸张的事情没有人愿意看到。唯一的解决办法是，制造更小、更简单的处理器，使单个处理器的功耗减小，同时在单个芯片上集成多个处理器。

如今，并行或多核处理器的硬件条件已经齐备，但是软件设施明显跟不上前进的步伐，无法充分发挥计算机的全部运算能力。帕特森在最近发表的一篇文章中写道：“处理器的并行化和微型化是计算发展史上的一个里程碑。”

时至今日，图形的并行处理已经变得轻而易举，以至于大多数最先进的多核计算机结构都是图形处理单元（graphics processing units，简称 GPU）。这些处理器已经有数百个内核，所有的内核都并行计算。因此，大多数游戏机、个人计算机、乃至小型便携式计算机都采用了并行 GPU，以使图形流畅逼真。正因为 GPU 运算如此之快，内核如此之多，它已成为许多超级计算机的重要部件。

处理器的并行化趋势并不仅仅表现在单个芯片上。云计算是最近出现的一个新概念。它提供了一个动态虚拟的架构，这个架构或许会改变我们对计算机的认识。有了它，计算机用户就可以购买处理时间，使用异地多台计算机的软件和存储器，而不需要知道提供服务的计算机位于何处、其部件究竟如何运转。从概念上讲，云计算将计算机视为一种资源——这跟水电的性质是一样的，我们在日常生活中都会用水用电，但却不需要知道自来水厂和发电站在哪里。云计算可以让用户使用最新软件，执行高强度计算，享受虚拟主机服务，而不需要参与异地物理主机的升级和维护。

在线购书网站亚马逊就是云计算领域的创新先驱。该公司意识到，其庞大的数据中心通常只有 10％的容量得到了有效利用，因此，在 2006 年，该公司开始推出亚马逊网络服务（Amazon Web Services），出售数据中心的闲置容量。其他公司可以按需购买亚马逊提供的任何计算服务、软件和存储空间，而不需要维护或升级任何计算机。这一做法已变得越来越受欢迎，很多公司将来或许会从“云端”购买企业所需的一切计算服务，而不是大动干戈地建立和维护自己的内部计算机系统。另一方面，用户或许也可以通过为数众多的云端计算机执行并行处理，而不需要担心任务怎样拆分——只要云端软件足够智能，可以代劳就好。