科技巨頭：要么轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ糜?jì)算，要么滅亡

　　如果您像我一樣在過(guò)去25年一直關(guān)注高科技的發(fā)展，您可能也感覺(jué)到其變化的速度正在日益加快。雖然我不是“Singularity”操作系統(tǒng)的鐵桿粉絲，但顯而易見(jiàn)，如果我們能在當(dāng)今技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新的技術(shù)，那么技術(shù)的更迭必將更快，這就像存款的復(fù)合式增長(zhǎng)一樣。佐證這個(gè)趨勢(shì)的證據(jù)隨處可見(jiàn)，F(xiàn)acebook和智能手機(jī)就是最好的例子。

　　5年前，F(xiàn)acebook的活躍用戶僅為1億，而今年這一數(shù)字已增長(zhǎng)到11億；僅僅7年時(shí)間，50％的美國(guó)家庭用上了智能手機(jī)，而基于PC的互聯(lián)網(wǎng)獲得同樣的普及率則花費(fèi)了11年。現(xiàn)在，智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)終端控制著包括PC、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全、軟件以及服務(wù)在內(nèi)的整個(gè)技術(shù)開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

　　要想繼續(xù)留在這條快速增長(zhǎng)的軌道上，科技公司必須盡快采用全新的計(jì)算方式，即專用計(jì)算，也被稱為“異構(gòu)計(jì)算”。而對(duì)于那些不采用這種專用計(jì)算方式仍堅(jiān)持同構(gòu)計(jì)算的公司，我只能說(shuō)：“祝你們好運(yùn)”。

　　下面我來(lái)解釋一下不同類型的計(jì)算方式。

　　同構(gòu)計(jì)算定義

　　同構(gòu)指的是相同的事物。數(shù)十年來(lái)，科技產(chǎn)業(yè)一直受益于同構(gòu)帶來(lái)的規(guī)模性和一致性。大多數(shù)同構(gòu)計(jì)算是在通用CPU上進(jìn)行的，而采用的操作系統(tǒng)可通過(guò)購(gòu)買或經(jīng)授權(quán)使用，如Windows系統(tǒng)。這仍然是當(dāng)今PC和服務(wù)器的主流計(jì)算方式。

　　如果您不需要效率最大化和功耗最小化，或者如果您的首要任務(wù)是讓產(chǎn)品搶先上市，那么同構(gòu)計(jì)算仍舊非常適用。

　　異構(gòu)計(jì)算定義

　　與同構(gòu)計(jì)算相反的就是異構(gòu)計(jì)算，或稱專用計(jì)算，即不同種類的任務(wù)在不同專用處理器上運(yùn)行。雖然任務(wù)或工作負(fù)荷有許多不同類型，但無(wú)論是辦公、游戲、視頻播放、照片過(guò)濾、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，還是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包檢查，在不同專用處理器上運(yùn)行效果都更佳。

　　雖然處理器種類繁多，歸納起來(lái)包括以下幾類：

　　CPU（中央處理單元）

　　GPU（圖形處理單元）

　　DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）

　　FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）

　　固定功能處理器（如：視頻解碼）

　　必須指出的是，采用多個(gè)不同尺寸或類型的CPU核心并不算是異構(gòu)計(jì)算。

　　最后我想強(qiáng)調(diào)一下異構(gòu)計(jì)算的復(fù)雜性。無(wú)論是基于異構(gòu)計(jì)算的智能手機(jī)、平板電腦、PC還是服務(wù)器，這些異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)在設(shè)計(jì)上都更加復(fù)雜，而且對(duì)硬件和軟件的技術(shù)要求也更高，為了在適當(dāng)?shù)奶幚砥魃咸幚磉m當(dāng)?shù)娜蝿?wù)，它們需要大量的軟、硬件架構(gòu)和開(kāi)發(fā)時(shí)間來(lái)找到一種非常均衡的方式去完成這些任務(wù)。有些業(yè)內(nèi)公司簡(jiǎn)化了處理過(guò)程，我將會(huì)在下一篇專欄文章中講述這個(gè)問(wèn)題。

　　接下來(lái)我想討論的是在異構(gòu)計(jì)算背景下，移動(dòng)和服務(wù)器的未來(lái)。

　　智能手機(jī)和平板電腦計(jì)算

　　由于智能手機(jī)和平板電腦受到的限制條件最多，所以它們是最早采用異構(gòu)計(jì)算的，在功能機(jī)發(fā)展的15年中，我們一直都努力在計(jì)算終端中使用滿足續(xù)航能力要求但體積更小的電池，智能手機(jī)也是如此。

　　消費(fèi)者想要自己的手機(jī)做更多事情，所以無(wú)論是游戲、擴(kuò)增實(shí)境、更佳的圖像處理，還是實(shí)時(shí)在線操作，對(duì)效率的要求都在不斷提高。為滿足這些需求，許多芯片和手機(jī)設(shè)計(jì)者都在轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ糜?jì)算。簡(jiǎn)單地說(shuō)，智能手機(jī)的“芯片”或“SOC”（片上系統(tǒng)）包含多個(gè)專用的集成式處理核心，每個(gè)核心用于處理專門的任務(wù)，如通用計(jì)算、3D、視頻播放、視頻拍攝、攝像頭、音樂(lè)、手勢(shì)、傳感器以及無(wú)線連接（例如WiFi和4G）。只有通過(guò)這種專用計(jì)算方法，手機(jī)生產(chǎn)商才能在保證高效率水平的同時(shí)實(shí)現(xiàn)功能多樣化。這并不容易。

　　正如我前面提到的，專用計(jì)算需要特別調(diào)校的硬件和軟件以實(shí)現(xiàn)效率和性能的最大化。每個(gè)子系統(tǒng)不僅要保持良好的獨(dú)立運(yùn)行，還要實(shí)現(xiàn)好的“團(tuán)隊(duì)協(xié)作”。手機(jī)需要知道將什么任務(wù)迅速分配給哪個(gè)子系統(tǒng)，否則就失去了專用計(jì)算的優(yōu)勢(shì)。因此，在同等條件下，專用計(jì)算的軟、硬件構(gòu)架更難。

　　美國(guó)高通公司投入了大量時(shí)間、精力和金錢去研發(fā)一系列專用處理器和軟件。他們已在“Krait”CPU、“Adreno”GPU、“Hexagon”DSP、攝像頭、視頻、傳感器核心、“Atheros”WiFi芯片 、“Gobi”調(diào)制解調(diào)器以及其他核心上的研發(fā)上投入了數(shù)十億美元。蘋(píng)果公司（Apple）雖然沒(méi)有公開(kāi)表示，不過(guò)其已在OpenCL GPU加速軟件上投入巨資，用于強(qiáng)化照片和視頻體驗(yàn)?，F(xiàn)在，我們來(lái)看看服務(wù)器。

　　服務(wù)器計(jì)算

　　過(guò)去10年，在虛擬化整合的推動(dòng)下，使用Windows和Linux系統(tǒng)的企業(yè)的主流服務(wù)器一直采用同構(gòu)服務(wù)器計(jì)算。簡(jiǎn)而言之，這意味著服務(wù)器的工作量會(huì)從許多老舊的服務(wù)器轉(zhuǎn)移到數(shù)量較少的基于X86的新服務(wù)器。而虛擬化軟件能夠讓不同操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序在同一臺(tái)服務(wù)器上共同工作。虛擬化節(jié)省了資金，對(duì)企業(yè)IT有重要意義，但對(duì)未來(lái)的云工作量或“橫向擴(kuò)展（scale-out）”數(shù)據(jù)中心（如谷歌、Facebook和微軟）來(lái)說(shuō)意義并不大。

　　橫向擴(kuò)展（scale-out）數(shù)據(jù)中心供應(yīng)商需要每個(gè)數(shù)據(jù)中心每平方英尺面積內(nèi)的每個(gè)工作量都實(shí)現(xiàn)效率最大化，而這只有通過(guò)專用運(yùn)算而非同構(gòu)計(jì)算才能實(shí)現(xiàn)。不改變服務(wù)器的計(jì)算方法根本無(wú)法滿足未來(lái)數(shù)據(jù)中心的需求。因?yàn)楦緵](méi)有足夠的功率和實(shí)體空間來(lái)構(gòu)建足夠多的數(shù)據(jù)中心，也難以在經(jīng)濟(jì)上滿足這些需求。橫向擴(kuò)展數(shù)據(jù)中心和技術(shù)供應(yīng)商已開(kāi)始采用一些不同的方法來(lái)解決這一問(wèn)題。

　　惠普采用的方法是在其Moonshot平臺(tái)上集成CPU（AMD、AppliedMicro、Calxeda、英特爾和德州儀器）、GPU（AMD）、DSP（德州儀器）以及FPGA（SRC）。英偉達(dá)在過(guò)去8年也一直在進(jìn)行CUDA平臺(tái)的GPU計(jì)算，并專注于高性能計(jì)算（HPC）。

　　雖然數(shù)據(jù)中心遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于智能手機(jī)和平板電腦，但它也必須轉(zhuǎn)向異構(gòu)計(jì)算。

　　物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的未來(lái)走向

　　和許多人一樣，我相信，未來(lái)數(shù)以十億的終端不僅將相互連接，還將與人、網(wǎng)關(guān)和/或云端連接。比如數(shù)百萬(wàn)的空調(diào)（A/C）將可以相互溝通，以最大化能源效率，還有“超級(jí)”FitBit計(jì)錄器將會(huì)告訴我們下周可能有中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，未來(lái)肯定仍會(huì)有智能手機(jī)、平板電腦、PC、可穿戴設(shè)備和電視等個(gè)人計(jì)算設(shè)備，但最大的變化和挑戰(zhàn)將來(lái)自于這數(shù)十億終端，以及人們將如何通過(guò)網(wǎng)關(guān)和云端來(lái)在它們之間進(jìn)行相互管理。

　　物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和“萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)”（IoE）對(duì)于電池續(xù)航時(shí)間的要求比智能手機(jī)更高，行業(yè)要實(shí)現(xiàn)這些愿景，就必須進(jìn)一步推動(dòng)異構(gòu)計(jì)算。我相信那些引領(lǐng)異構(gòu)計(jì)算的公司在物聯(lián)網(wǎng)方面將會(huì)有戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　　總結(jié)

　　雖然智能手機(jī)、平板電腦、服務(wù)器以及未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)看似天壤之別，但它們都需要通過(guò)專用或異構(gòu)計(jì)算來(lái)充分發(fā)揮其潛力?；诘凸牡男枨?，智能手機(jī)和平板電腦要比PC和服務(wù)器更先采用異構(gòu)計(jì)算，但PC和服務(wù)器在這方面也正以極快的速度增長(zhǎng)和發(fā)展。

　　在所有這些市場(chǎng)中，我們面臨的最大挑戰(zhàn)是發(fā)展的速度不夠快，特別是在操作系統(tǒng)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境方面。針對(duì)異構(gòu)計(jì)算開(kāi)發(fā)應(yīng)用是非常困難的。如果希望保持增長(zhǎng)水平，高新技術(shù)企業(yè)和相關(guān)聯(lián)盟就必須齊心協(xié)力、共同發(fā)展。

　　雖然目前還不十分清楚專用計(jì)算的未來(lái)發(fā)展路徑如何，但有一件事是肯定的——不采用專用計(jì)算（或異構(gòu)計(jì)算）的企業(yè)必將落伍。