多核時代，計算機體(tǐ)系結構面臨徹底重新設計

美國國家科學基金會的一(yī)份研究報告認爲，如今的多核處理器需要更好的方式來編程。馬裏蘭大(dà)學的一(yī)位研究人員(yuán)在1月份出版的美國計算機協會的旗艦級通訊刊物(wù)上稱，爲了有效使用多核處理器，IT業需要徹底反思它已使用了50多年的基本計算機體(tǐ)系結構。

馬裏蘭大(dà)學高級計算機研究所教授Uzi Vishkin在論文中(zhōng)稱："近期從單處理器計算機系統向多處理器平行系統的大(dà)規模遷移，要求對建立新系統并爲之編程的計算機科學的許多方面進行徹底改造。"

Vishkin甚至提供了一(yī)份新體(tǐ)系結構抽象圖，他稱之爲ICE（即時并行執行），他利用美國國家科學基金會提供的資(zī)金開(kāi)發出了ICE。

我(wǒ)們今天所使用的基本計算機體(tǐ)系結構是基于二十世紀四十年代數據學John von Neumann提出的概念的。在他的體(tǐ)系結構中(zhōng)，數據和程序存儲于計算機内存并被饋送給計算機的CPU。程序通過使用程序計數器執行，這就爲CPU提供了 内存當中(zhōng)下(xià)一(yī)個将執行的指令的地址。

這種方法允許進行Vishkin所稱的串行計算，在這種設計當中(zhōng)，"在串行程序裏可供執行的任何單個指令可以立即執行。"

但是，它卻是受限制的，因爲它一(yī)次隻允許執行單個指令。Vishkin稱，在多核處理器和擁有大(dà)量可用内存的時代，不再需要這種限制了。取而代之的是，多個指令通常可以更快地平行執行--所有指令都同時執行且隻需一(yī)個步驟。

Vishkin的替代方法不同于von Neumann體(tǐ)系結構，它允許在任何指定的時間執行無數個指令，這樣可以極大(dà)地簡化程序員(yuán)的工(gōng)作。他說，有了ICE，"你可想象任何數量的指令，隻要某 個指令的輸入不是另一(yī)個指令的輸出。"程序員(yuán)不再需要擔心有多少處理器可供該項任務使用。

Vishkin表示，這種體(tǐ)系結構要求改變硬件設計。至于操作方式，芯片可能需要在處理器和内存之間建立高帶寬、低延遲的網絡。硬件需要一(yī)個單處理器核來控制其他所有核。如果代碼是串行的，它可以在那個核上執行。如果有其他指令，中(zhōng)央處理器可以向其他核發送其他指令。

Vishkin擁有這項技術的6項專利，研究小(xiǎo)組也建立了可以在ICE抽象體(tǐ)系結構上運行的原型硬件。