揭秘比普通PC快8000倍的惠普“The machine”及背后的大殺器

　　惠普在倫敦發(fā)布會上正式揭曉了名為“The Machine”的新型計算機原型機，并宣布在制造新型計算機的征途上邁出了里程碑式的一步。

　　名為“The machine”的怪物

　　這臺名叫“The Machine”的超級計算機性能比常規(guī)PC快了8000倍?；萜盏哪繕司褪怯眯?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/1247/" target="_blank">電腦打敗現(xiàn)有設備，它開發(fā)的超級電腦不再依賴于傳統(tǒng)處理器提升速度，而是依賴內存。

　　在過去60年里，所有計算機采用的架構基本一致，惠普原型設備試圖改變這一現(xiàn)象。惠普解釋稱：“這是一個概念，它將內存而非處理器放在計算平臺的核心位置，從而獲得今天無法獲得的性能和效率?！?/p>

　　從2014年開始，惠普就在開發(fā)原型設備，這是惠普第一次展示可以運行的系統(tǒng)?；萜掌髽I(yè)準備將超級計算機放進高端服務器，提供給谷歌、Facebook等科技巨頭使用。

　　新計算機利用光子和光傳輸數據，讓處理器可以從大量內存中高速獲取數據。在主流PC中，處理過程存在延遲，因為數據需要穿過不同的處理器?！癟he Machine”計算機不同的處理器可以同時使用內存池，從而大大加快計算速度。

　　惠普宣稱：“模擬顯示，用內存驅動的計算機執(zhí)行速度可以比傳統(tǒng)計算機快8000倍。”不只如此，新計算機還可以在更小的空間存儲更多的數據，它的效率很高，可以減少數據中心需要的空間。

　　惠普企業(yè)執(zhí)行副總裁、總經理安東尼奧?內里（Antonio Neri）認為：“有了這款原型設備，我們可以向世人展示‘內存驅動運算’的潛力，可以為創(chuàng)新打開大門?！?/p>

　　現(xiàn)有原型計算機安裝了8TB內存，相當于傳統(tǒng)服務器的30倍。未來惠普可能會在超級計算機中安裝8TB至數百TB的內存。惠普還在開發(fā)新內存，名字叫作Memristor，它可以保存所有數據，即使設備關閉也可以保存。惠普準備在2018年至2019年將“The Machine”推向市場，到時它希望Memristor能夠為新品做好準備。

　　The machine背后的“大殺器”：憶阻器

　　而惠普的“The Machine”使用一種經過特殊設計的“憶阻器”，兼具內存和硬盤的優(yōu)點，讀寫速度快如內存，而斷電后也可以像硬盤一樣存儲數據。惠普通過這個大殺器來將數據的處理和保存集中在這個部件上完成，以此提升效率同時降低能耗。

　　那么這個“憶阻器”又是何方神圣？能給現(xiàn)有的計算機帶來怎樣的變革？今天小編就和大家一起了解一下這個“大殺器”。

　　什么是憶阻器？

　　憶阻器，全稱是記憶電阻（Memristor），從“記憶”兩字大約也可以推敲出它的功能來，它是表示磁通與電荷關系的電路器件。憶阻具有電阻的物理量屬性，但和電阻不同的是，憶阻器的阻值是由流經它的電荷確定，因此，通過測定憶阻器的阻值，即可知道流經它的電荷量，從而有記憶電荷的作用。

　　用常見的水管來打個比方，電流是通過的水量，而電阻是可縮小或脹大的水管。當水從一個方向流過去，水管會隨著水流量增大而越來越粗，這時如果把水流關掉的話，水管的粗細會維持不變；反之當水從相反方向流動時，水管就會越來越細，這樣就可以通過記錄水管的粗細來記憶水流量，即記住通過電阻的電流量，因此被稱為憶阻器。

　　憶阻器的前世今生

　　憶阻器概念最早由時任美國伯克萊大學教授的華裔科學家蔡少棠在1971年提出，他從邏輯和公理的觀點指出，自然界應該還存在一個電路元件，它表示磁通與電荷的關系，并發(fā)表了《憶阻器：下落不明的電路元件》論文。

　　由于材料方面的阻礙，蔡教授對于憶阻器的研究暫時中止了。直到2008年，惠普實驗室以《尋獲下落不明的憶阻器》為標題，在《自然》期刊上發(fā)表論文，惠普實驗室研究人員認為RRAM（阻變隨機存儲器）就是蔡教授所說的憶阻器，并發(fā)現(xiàn)TiO2（二氧化鈦）就是憶阻器的可用材料。

　　2014年，惠普著手開始“The Machine”的研發(fā)工作，直到今日，惠普推出了“The Machine”的原型機，即憶阻器商用化的開端。

　　在憶阻器的加持下，“The Machine”會有多強大？

　　“The Machine”把原來由內存（RAM）和硬盤承擔的存儲任務（內存負責臨時存儲，硬盤負責長期存儲）全部交給憶阻器。

　?、賹祿４媾c處理過程集中到憶阻器中執(zhí)行，而憶阻器的存取速度可與動態(tài)隨機存儲器（DRAM）相匹敵，可大幅提升計算速度；

　?、趹涀杵鞔鎯γ芏扔型扔脖P還高，同時體積更小；

　?、蹟祿谋４婧吞幚聿恍枰獌却媾c硬盤之間來回交換，可顯著提升效能，同時降低能耗。一個憶阻器的工作量，相當于一枚CPU芯片中十幾個晶體管共同產生的效用。

　　根據惠普的仿真測試實驗數據，采用憶阻器架構的計算機處理能力是現(xiàn)有機器的6倍，而能耗僅為后者的1.25%，體積則只有10%左右。

　　未來，憶阻器將有可能顛覆我們的生活。

　　當前的動態(tài)隨機存儲器（DRAM，即內存）所面臨的最大問題是，當你關閉電源時，動態(tài)隨機存儲器就忘記了那里曾有過什么，所以下次打開電源，你就必須坐在那兒等到所有需要運行的東西都從硬盤裝入到內存，而這個過程需要一定的等待時間。

　　憶阻器最簡單的應用就是作為阻變隨機存儲器（RRAM，也可稱為非易失性隨機存儲器），為制造即開型個人電腦和更高能效的計算機鋪平了道路，未來我們的個人電腦點擊開機鍵即瞬間啟動，處理各種任務將幾乎沒有等待時間；智能手機在使用數周或更久時間后無需充電，也可以在外觀設計方面更輕薄，同時擁有更強大的性能。

　　憶阻器的優(yōu)勢已經展現(xiàn)出其廣泛的應用前景，這種基礎元器件將從根本上顛覆現(xiàn)有的硅芯片產業(yè)。

　　但是如此大的變革在短期內推行也有多種不便：計算機結構的巨變意味著所運行的軟件需要重寫，憶阻器目前尚無量產的能力，2018年之前基本不可能實現(xiàn)大批量供應。