【It168 IDF报道】IDF大会不仅会发布新产品、新技术，也会对未来的具有前瞻性的技术甚至想法进行展望。在今年的IDF上，万亿级计算无疑是最值得关注的焦点之一。英特尔不仅为万亿级计算研究项目和应用探讨设立了展区，还举行了四场专题演讲。

    在题为“万亿级计算概述、愿景与企业级研究”的专题演讲中，英特尔高级院士、通信技术实验室总监Kevin Kahn指出：“未来是万亿级计算的世界，但是我们也同样面临着巨大的设计挑战，英特尔研究机构正在努力解决这些挑战，而为了做到这一点，企业界与学术界的合作是关键所在。”

英特尔万亿次浮点运算研究级芯片展示台

我们需要万亿级计算吗？

    在英特尔的专家们看来，这个问题的答案是肯定的。Kevin Kahn认为，这种需求来自于方兴未艾的未来应用，比如仿真生物学、直觉界面、机器视觉、三维娱乐、远程医疗诊断、虚拟现实、互动式学习、远程会议、视频数据挖掘等等。回顾IT计算应用发展的历程，我们也不难发现，从最初的文本处理，到多媒体应用，再到三维与视频应用，计算机的处理性能指标从KIPS发展到了GIPS，数据规模也从千字节发展到了十亿字节，而未来的应用毫无疑问地将需要“在万亿字节数据上执行每秒万亿次浮点运算的操作”，即万亿级计算，其计算能力是当今千兆级设备的一千倍。

万亿级计算的挑战

     Kevin Kahn认为，万亿级计算的设计挑战主要来自于四个方面——复杂的内存层次、频繁的片上互连网络、精细的线程支持以及特定功能加速。

    为了应对这些挑战，英特尔正在全球开始100多个项目的研究，涉及微处理器、编程系统和平台等方面，而且通过加强与高校、企业等科研机构的合作，来促进整个产业界向并行化编程方向演进——毕竟英特尔再强大，也无法替代整个产业生态系统。

1颗80核心CPU=10年前的1万颗奔腾Pro

    其实，早在2007年年初，英特尔就发布了两项重大的技术：一项是为了45nm技术开发出高-K栅介质和金属栅极晶体管；另一项就是研究出了世界上首个在一个芯片中集成80个具有万亿次浮点运算性能的可编程处理器。而在这次IDF大会上，英特尔公司高级副总裁兼数字企业事业部总经理帕特·基辛格（Patrick Gelsinger）现场还为观众展示了英特尔的80核处理器，该芯片以8×10排列而成。演示中，当其性能达到1万亿次时，功耗仅为46W；达1.5万亿次时，功耗93W，而这颗80核处理器的极限性能竟然突破了2万亿次。

英特尔现场展示80核心处理器

    据介绍，该处理器基于45nm制程，集成80个内核，1亿个晶体管，每个内核都有两个可编程的浮点引擎，其电路设计的构造要比只处理指令的整数引擎复杂得多；尽管运算性能取得重大突破，其尺寸和耗电量却控制得非常出色，仅为275平方毫米的大小，与成人的拇指相当。该研究用芯片的显著特征是创新性地使用“瓷砖片”设计（tile design），小的内核像“瓷砖片”一样重复地平铺开来，这样就比较容易设计出包含更多内核的芯片；另一项创新是在芯片上具有网格状的“片上网络”（network-on-a-chip），使内核与内核之间能以超高带宽实现通信，并且支持在芯片内部以每秒万亿位的速度传输数据。

英特尔万亿次浮点运算研究用芯片，内含80个核心，每个核心具有两个可编程的浮点引擎

    可以形成戏剧性对比的是，在1996年英特尔为Sandia国家实验室开发的第一台亿万次浮点运算超级计算机中，总共使用了大约1万个奔腾Pro处理器——所有的这些处理器被放置在104个机柜中，占地超过2500平方英尺，功耗大约500KW。

    帕特·基辛格还透露，英特尔将在2010年前推出具有万亿次浮点运算能力的未来处理器，英特尔万亿级研究的下一个阶段，将围绕英特尔今年早期展示的在80内核研究用芯片上实施的“堆栈”内存技术而展开。

    就未来万亿级计算需要什么样的处理器？英特尔企业技术事业部微处理器技术实验室高级工程经理Nitin Borkar在演讲中谈到，高能效多核处理器设计可以有多种选择，一种是全部采用通用大型内核，但要达到万亿级计算，则要求100个以上现在的处理器，而最适合万亿级性能要求的是全部采用专用的小型内核，如网络处理器和浮点加速器等，还有一种折衷也是比较现实的做法就是混合类型，即部分通用内核和部分专用内核。

万亿级软件的机遇与挑战

    当然，编程系统同样重要。对万亿级计算来说，最严峻的挑战之一可能就是，如何高效地编写可利用多核处理优势的软件。在未来的万亿级计算中，软件应被设计成能够利用已有的并行性，以获得更多内核数量带来的性能优势。

    对此，英特尔企业技术事业部首席工程师Anwar Ghuloum博士谈道，万亿级计算在软件性能和ISV差异化方面会带来巨大机遇，而同时，让程序员头痛的是，并行编程的生产效率会降低，如随着并行度增大，新类型bug会呈指数级上升，因而，英特尔在万亿级软件技术方面推出了Ct数据并行语言、事务内存、猜测多线程等技术和方法。

   另外，据英特尔软件与解决方案事业群副总裁兼中国产品开发总经理王文汉博士透露，英特尔在中国的研发会涉及万亿级计算与移动宽带领域等世界级尖端技术。