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超越摩爾定律 作者：AMD高級副總裁兼首席技術(shù)官Mark Papermaster 導語(yǔ) 雖然單憑高能效IT并不能充分解決氣候變化問(wèn)題，但它卻是解決方案的重要組成部分。作為將畢生精力投入到高科技行業(yè)的一分子，我為我們在節約能源方面取得的成果，以及這些技術(shù)給整個(gè)世界帶來(lái)的價(jià)值感到非常自豪。而未來(lái)將要誕生的創(chuàng )新甚至讓我更加興奮。 - Mark Papermaster, CTO of AMD 在微處理器發(fā)展的前20年中，唯一的目標是如何使其極速運行。而在過(guò)去10年，這一目標則持續圍繞如何提高效率！乍一聽(tīng)很可笑，但如果您意識到機器在待機狀態(tài)下比運行時(shí)更節能，就不會(huì )這么覺(jué)得了。試想一下：當阿波羅13號的宇航員們遭遇險境時(shí)，讓他們順利返航的關(guān)鍵，就是關(guān)閉所有非必要系統來(lái)節省能源。并且只有在系統工作所需的精確時(shí)間內才將其開(kāi)啟�，F代微處理器和片上系統可以自動(dòng)完成這一動(dòng)作 — 我們無(wú)需再等候任務(wù)控制中心的緊急指令�，F代硅芯片的準則是快速運行，然后關(guān)閉。它們具備啟用和管理單個(gè)功能塊功耗的能力，從而更加智能地完成這一操作：選擇運行關(guān)鍵任務(wù)和優(yōu)化運行，或是關(guān)閉以節省電力。 信息技術(shù)（IT）是日常生活的一部分 當我們樂(lè )此不疲地查看手持設備時(shí)，很少有人會(huì )想到究竟是什么樣的IT基礎設施，才能做到將所有的信息都置于我們掌上。而考慮運行這種基礎設施所需能源的人，更是少之又少。 我們大多數人關(guān)于IT能效最關(guān)注的一點(diǎn)，就是希望電池能夠支撐一整天的使用。 從流媒體視頻或音樂(lè )到共享照片、到社交媒體，再到跟蹤我們的健身信息，抑或是評價(jià)餐廳，我們與互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系從未如此緊密，而未來(lái)的發(fā)展沒(méi)有終點(diǎn)。智能手機風(fēng)暴席卷全球始自2007年iPhone的推出。開(kāi)發(fā)商繼而推出幾乎我們能想得到的應用，智能手機成為生活中不可或缺的一部分。例如，據2012年一篇報道指出，18歲至29歲的人群當中有90%在睡覺(jué)時(shí)把智能手機放在身邊，這一數字令人震驚！ 計算設備正在飛速地滲透到日常生活的一點(diǎn)一滴。 接下來(lái)即將來(lái)臨的是可穿戴技術(shù)，如谷歌眼鏡®、智能手表和各式各樣的健身或健康監測設備 ¬¬——它們無(wú)不希望在市場(chǎng)上爭奪一席之地。而所有這一切的發(fā)生正是始于超級互聯(lián)的“物聯(lián)網(wǎng)”，大量設備或電器將與互聯(lián)網(wǎng)連接，“環(huán)繞計算（Surround Computing）”將讓我們沉浸于計算性能，預測我們的需求，并且為我們無(wú)縫提供與環(huán)境有關(guān)的信息。 環(huán)繞計算真可謂是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的“超集合”，因為它同樣描述了我們將如何自然地與技術(shù)進(jìn)行互動(dòng)，以及技術(shù)將如何以各種新穎、令人激動(dòng)的方式給我們帶來(lái)更多的可能性。但與此同時(shí)，關(guān)于如何解答向不斷增長(cháng)的基礎架構供能這一重要命題，也不斷地被提及。 IT能耗巨大且持續增長(cháng) 根據麻省理工學(xué)院能源倡議，“全球30億臺個(gè)人電腦所消耗的能源超過(guò)全球能耗總量的 1%，3000萬(wàn)臺計算機服務(wù)器所消耗的電力又額外增加了全球能耗總量的1.5%，每年的成本為140億至180億美元。 此外，來(lái)自于互聯(lián)網(wǎng)、智能手機和萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)用量的爆發(fā)式增長(cháng)，也會(huì )使這一數字不斷激增�！� 同樣，據美國能源署預計，“在美國，IT及電信設施每年消耗約 1200 億千瓦時(shí)的電量 — — 或占全美用電的3%�！� 能效和IT 但好消息是，正如Jonathan Koomey博士在麻省理工學(xué)院科技評論上所論述的那樣，“自20世紀70年代以來(lái)，計算機性能實(shí)現了大幅穩步增長(cháng)，每過(guò)一年半就會(huì )翻倍。而自計算機時(shí)代以來(lái)，計算的能效（每千瓦時(shí)用電可以完成的計算數目）同樣每過(guò)一年半就會(huì )翻倍�！� 我相信被動(dòng)散熱型的筆記本電腦、 手機和平板電腦也都會(huì )延續這一趨勢，從而引發(fā)使用電池供電的計算設備功耗迅速降低。 Koomey博士還在其文章中指出“據觀(guān)察，執行一項需要固定計算次數的任務(wù)，每一年半所用電量減少一半（或者每十年減少 100倍）�！� 如果這聽(tīng)起來(lái)很熟悉，那并不奇怪。這就是1965年由戈登•摩爾（Gordon Moore）發(fā)現的指數改善趨勢 — — 即廣為人知的摩爾定律。摩爾定律曾精確地預測一個(gè) CPU 上的晶體管數目每?jì)赡陮⒃黾右槐�。最高能效的趨勢遵循相同的模式，因為當我們在一個(gè)處理器內裝入更多的晶體管時(shí)，電流在設備中經(jīng)過(guò)的距離就會(huì )縮短，傳輸的速度也會(huì )變快，從而減少了執行特定單元的計算所需的電量。 但是在過(guò)去十年，曾經(jīng)幾近穩定的能效增長(cháng)其實(shí)已經(jīng)放緩，現在則大大落后于摩爾定律的預測�，F在的問(wèn)題是如何才能以最好的方式回到正軌上？ 超越摩爾定律： 高能效IT的未來(lái) 未來(lái)，IT行業(yè)的能效預計將繼續提高，但增長(cháng)方式將發(fā)生很大變化。 例如，AMD最近宣布了一個(gè)雄心勃勃的目標，2014 年至 2020 年，要使我們整個(gè)移動(dòng)處理器產(chǎn)品線(xiàn)的“一般使用”能效增加 25 倍。我們計劃通過(guò)加速性能和降低能耗相結合的手段來(lái)實(shí)現這一目標。 如果我們能達成這一目標，這就意味著(zhù)到 2020 年時(shí)，采用 AMD 技術(shù)的計算機僅需當今計算機 1/5的時(shí)間來(lái)完成同樣的計算任務(wù)，而平均能耗還不到當今計算機的1/5。我們可以設想一下，您開(kāi)的汽車(chē)可以獲得同樣的性能提升。假設能耗比利用率相似：如果現在您開(kāi)的是100馬力的車(chē)，每加侖汽油可跑30英里，6年內其性能提升25倍，那么到2020年，您開(kāi)500馬力的車(chē)時(shí)，每加侖汽油可跑150英里。 2008年，該產(chǎn)品線(xiàn)剛剛實(shí)現了能效的10倍增長(cháng)，瞬即這一雄心勃勃的目標就應運而生。未來(lái)的差別就是，多數收益將不再依賴(lài)于縮小單晶硅制程尺寸的傳統方法，抑或是業(yè)內人士所說(shuō)的“快速到達下一個(gè)制程節點(diǎn)”。 我們通過(guò)處理器架構升級和智能功耗管理對能效進(jìn)行積極的設計，而不是單純等待下一代硅技術(shù)投入使用。而且，在2014年至2020年期間，通過(guò)實(shí)現這一目標所獲得的能效收益，將超過(guò)摩爾定律的效率趨勢至少70 %。 以下是關(guān)鍵設計創(chuàng )新中的幾項，將有助于推動(dòng)AMD高能效IT在未來(lái)的發(fā)展： • 異構計算和功耗優(yōu)化：AMD加速處理器（APU）在一顆芯片上同時(shí)整合了中央處理器（CPU）以及圖形處理器（GPU）。將CPU和GPU融合在同一顆芯片上，取消了獨立芯片之間的連接，從而實(shí)現節能。AMD通過(guò)APU使計算工作負載在CPU和GPU之間無(wú)縫轉移，效率得到優(yōu)化，從而節省更多能源。作為異構系統架構的一部分，這一做法正在被業(yè)內廣泛采用。 • 智能動(dòng)態(tài)功耗管理：可能會(huì )更名為“快速待機”，因為這一創(chuàng )新主要通過(guò)快速高效地完成一項任務(wù)，然后更快地返回超低功耗的待機狀態(tài)來(lái)取得能效上的優(yōu)勢。 • 未來(lái)的能效設計創(chuàng )新：未來(lái)，幀間功率門(mén)控、多域自適應電壓、電壓島、系統組件深度集成，以及其它正在研發(fā)階段的技術(shù)，將使能效更加快速地提升。 AMD公司已實(shí)現“雙架構”產(chǎn)品的供應，同時(shí)涵蓋ARM和 x 86 指令集 — — 所以相同的功耗管理方法可應用于絕大多數的IT應用場(chǎng)景（基于 ARM 和 x86 處理器的市場(chǎng)預計到 2017 年增至850多億美元）。 能效的重要性 在生死攸關(guān)的時(shí)刻，勇敢的阿波羅 13號宇航員們竭盡所能節省電力。我們對高能效IT的需求雖然沒(méi)有那么急迫，但風(fēng)險也很高。到 2020年，聯(lián)網(wǎng)設備的數量預計達到地球人口的近五倍之多，造成能源需求增長(cháng)。這證明要滿(mǎn)足資訊社會(huì )的需求，節能技術(shù)是必不可少的。 而且，隨著(zhù)預計聯(lián)網(wǎng)設備的大規模增加，實(shí)現高能效IT有著(zhù)強大的環(huán)境動(dòng)因。國際能源機構（IEA）將能效比作“世界上首要的燃料”。同樣，節約能源聯(lián)盟也指出“通過(guò)減少燃料使用，提高能效，是避免氣候變化的最重要手段之一”。雖然單憑高能效IT并不能充分解決氣候變化問(wèn)題，但它卻是解決方案的重要組成部分。 提升IT設備的能效只是一個(gè)方面。支持IT的設備還能幫助其他系統實(shí)現更高能效。最近研究預測，借助支持IT的設備，全球溫室氣體（GHG）排放在2020年前可削減16.5%。這些收益將通過(guò)許多不同應用實(shí)現，這些應用涵蓋智能電網(wǎng)、先進(jìn)的暖通空調系統以及傳感器驅動(dòng)的智能交通管理等。該研究預測，到2020年，借助支持IT的設備節省的能源和燃料成本將達1.9萬(wàn)億美元，溫室氣體排放將減少91億噸二氧化碳當量。 作為將畢生精力投入到高科技行業(yè)的一分子，我為我們在節約能源方面取得的成果，以及這些技術(shù)給整個(gè)世界帶來(lái)的價(jià)值感到非常自豪。 而未來(lái)將要誕生的創(chuàng )新甚至讓我更加興奮。 Mark Papermaster個(gè)人介紹 MarkMark Papermaster是AMD高級副總裁兼首席技術(shù)官，負責AMD工程、研發(fā)以及整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)部門(mén)的工作。Papermaster在工程設計領(lǐng)域擁有超過(guò)30年的工作經(jīng)驗，曾擔任包括低功耗手持設備及高性能刀片式服務(wù)器在內的各類(lèi)產(chǎn)品的研發(fā)管理類(lèi)職位。 在2011年10月加入AMD之前，Papermaster曾任思科公司硅工程業(yè)務(wù)副總裁，負責帶領(lǐng)團隊制定思科硅戰略和架構，以及從事交換和路由業(yè)務(wù)相關(guān)的開(kāi)發(fā)工作。 在加盟思科之前，他還曾擔任蘋(píng)果設備硬件工程部副總裁，負責iPod和iPhone的硬件開(kāi)發(fā)。此外，他還曾在IBM出任多個(gè)高管職位，任職于公司的技術(shù)領(lǐng)導團隊并負責監督微處理器和刀片式服務(wù)器核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作。 Papermaster擁有奧斯汀德克薩斯州大學(xué)電機工程學(xué)士學(xué)位，以及佛蒙特大學(xué)電機工程碩士學(xué)位。他目前是德克薩斯州大學(xué)科克雷爾工程學(xué)院咨詢(xún)委員會(huì )成員以及青少年糖尿病研究基金會(huì )IT咨詢(xún)委員會(huì )委員。 |
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如果我們堅定的走面向消費者的智能化解決方案，我們首先要看懂智能硬件市場(chǎng)。 埋怨自己的產(chǎn)品或者簡(jiǎn)單的去嘲笑他人的產(chǎn)品都是要被時(shí)代拋棄的。 完美產(chǎn)品的背后是徹頭徹尾的產(chǎn)品主義，以絕對的產(chǎn)品力來(lái)征服消費者 無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)解決方案商順舟科技CMO肖震的觀(guān)點(diǎn)是，智能化市場(chǎng)需要一個(gè)大家參與的產(chǎn)品，而不是完美的產(chǎn)品。一個(gè)產(chǎn)品最重要的是如何創(chuàng )造人們的參與。吸引第一批極客的關(guān)注和買(mǎi)單，吸引媒體的關(guān)注，吸引投資商的關(guān)注，共同參與進(jìn)行社會(huì )化營(yíng)銷(xiāo)，把產(chǎn)品做的更符合大眾的需要。 |
