什么是高性能计算机_高性能计算机在世界的发展_高性能计算发展与应用(4)

全球信息功用设施（Global Information Utilities）。人们将实现1960年代提出的信息网格梦想，像使用电力、电话一样方便地获取信息服务。

兰德公司的这项研究还有一个很有趣的特征，就是专家们花了很大功夫找出预测未来的最好方法。他们总结了历史上人们用于预测未来的三类方法。（1）一厢情愿法（wishful thinking）：表达人对未来的愿望和担心，但较少客观的依据。这种方法用得最多，但准确性较差。（2）趋势外推法（trends extrapolation）：即根据已知的现实情况，总结出未来趋势。这种方法对10-15年内的情况比较准确，但不适合更长时间的预测，因为它难以考虑到人类社会对技术发展的互动影响。（3）活动空地法（reading the clearing）：从社会、文化、历史、技术等环境因素，找出人类活动的“空地”。只有空地内的发展才是可能的。这个方法之所以被称为“空地法”，是因为它借用了森林中的空地的比喻，空地之内是人们创新活动的空间，空地之外的环境不允许人们活动。这种

方法对15-20年的预测比较准确。

如果我们利用趋势外推法和活动空地法，以电脑发展的六条规律为线索，我们可以预测今后10-15年电脑产业可能的四个主要趋势，即摩尔定律趋势、广泛普及趋势、网络计算趋势、因特网路线趋势。这些预测并不只是作者个人的判断，而是在一定程度上总结了电脑产业界的共识。这些判断可以用图2表示。

图3.计算机产业的四个发展趋势

摩尔定律与革命性体系结构概念、牧村浪潮

摩尔定律在2020年以前会继续成立。因此，在硬件电路层面不会发生大的转折，半导体集成电路仍然保持主流地位。但是，如何利用摩尔定律来有效地构造部件和系统却不是确定的，硬件芯片和系统层面可能发生大的创新。

摩尔定律的一个有效应用就是SIA Roadmap。下表显示了SIA Roadmap（2002）对2002年、2005年、2016年的部分预测数据。SIA的其它研究表明，摩尔定律到2020年都会成立，下表的趋势可以延续到2020年。

2002年，一枚高档CPU芯片采用0.13微米工艺，成本为240美元，主频为2.3 GHz，内含3.48亿个晶体管，每100万个晶体管的成本为69美分。到了2016年，一枚高档CPU芯片将采用0.022微米（22纳米）工艺，主频增长到28.8 GHz，内含88亿个晶体管，成本却降到48美元，即每100万个晶体管的成本为0.54美分。

计算机硬件部件可分为处理（含控制）、内部存贮、外部存贮、互连和外部设备。根据上面的讨论，我们可以给出下列判断：

在2005－2020年时段，摩尔定律继续成立。

处理部件的主流技术仍将是半导体集成电路。

内部存贮的主流技术仍将是半导体集成电路。

外部存贮的主流技术仍将是磁性材料技术以及半导体集成电路；纳米材料存贮技术有可能成功，但不确定。

互连的主流技术将是（传统）电路以及光互连技术。

总之，在今后20年，半导体集成电路仍将是计算机的主流技术，其它新兴的技术（如量子计算、分子计算、生物计算）还难以取代它。

由于摩尔定律继续成立，我们对今天已有的硬件可以做出一些颇有把握的推断。比如，今天一台桌面微机的全部电路今后可以缩小到手掌中（如手机、PDA），而今天的手持设备的全部电路可以缩小到指甲大小、甚至米粒大小。这后一种硬件已经有很多产品原型了，称为“智能微尘”（smart dust或motes）。

但是，如何利用摩尔定律带来的硬件进步？如何将它有效地映射到人们的需求和市场产品与服务中？人们是应该将这些电路的进步应用于计算，还是应该用于存贮、用于通信？或许我们应该采用当年施乐公司PARC研究所的科学家发明Alto微机时的思路，将90%的电路资源用于屏幕显示（即交互）？是将这些进步应用于提高性能和功能，还是用于降低成本或者提高好用性？业界对这些问题有很多回答，而且今后的发展还有很大的不确定性。

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