计算：不会死机的电脑

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樓主

發表於 2012-3-25 20:43:55

吉姆· 霍尔特(Jim Holt )是飞思卡尔半导体公司(Freescale Semiconductor )的工程师。他总是抱怨智能手机并不智能。他在手机上安装了一个可以搜索餐厅地图的应用，不过令他不爽的是，每当他结束搜索后，此应用依然在起劲地耗电并占用内存，弄得他连发条短信之类简单的事情都做不了。　　霍尔特的手机凸显了当前计算系统的一个通病：系统的一部分不知道另一部分在干什么。每个程序都竭尽所能地抢占资源，而操作系统也够笨的，竟不能发现用户眼下使用的应用正受到排挤。这个问题不仅令智能手机头疼，也困扰着个人电脑和超级计算机。随着更多的电脑采用多核处理器，该问题的严重性只会有增无减。如果电脑的各部分不能学会相互沟通，彼此了解对方的可用度及需求，未来的计算技术很可能无法重现过去的辉煌。
　　对于这个问题，霍尔特以及他在麻省理工学院主导的研发协作组织Project Angstrom 中的合作者们拿出了解决方案：研制具有“自我意识”的电脑。在一般的电脑中，软件、硬件以及把软硬件联系起来的操作系统很难搞清到底彼此在干些什么，尽管它们全都在同一台机器内运行。比方说，如果视频播放软件运行非常吃力，那么操作系统对此是一无所知的，即使观看视频的人肯定注意到画面卡死等情况出现。
　　去年，麻省理工学院的一个团队发布了名为“应用心律”(Application Heartbeats )的研究软件，它可以监测各种应用软件的健康状况。例如，它可以发现视频软件正以15 帧/秒的低帧率而不是以30 帧/秒的最优帧率播放视频，导致画面出现卡顿。
　　研究人员的目标是最终打造出一旦应用程序运行过慢，即可发现问题并拿出可行解决方案的操作系统。如果电脑的电池充满电，操作系统可能会为应用程序分配更多的计算能力，否则操作系统或许会要求程序使用品级较低但效率更高的指令组。操作系统会逐步从经验中学习，说不定到下一次它就能更快地解决问题了。有自我意识的电脑将能同时协调好若干比较复杂的目标，比如“运行这三个程序，但以第一个优先”以及“尽量节省电能，但以不影响我观看这部电影为前提”等。
　　下一步就是设计一种后继的操作系统，它能够针对实际情况灵活调节分配给每一个程序的资源。如果视频播放过慢，那么操作系统将会为它分配更多的电能。但如果视频以40 帧/秒的速率播放，则电脑或许会把部分电能转拨到其他地方，因为对人眼而言，电影以40 帧/秒的速率播放看起来并不比30 帧/秒更佳。“与目前的行业传统做法相比，我们可节省40% 电能，”麻省理工学院从事此软件研究的博士研究生亨利· 霍夫曼(Henry Hofmann )说。
　　该项目的首席科学家阿南特· 阿加沃尔(Anant Agarwal )认为，具有自我意识的系统不仅能使电脑更聪明，而且对管理未来一代更加复杂的电脑来说可能也必不可少。过去十年间，电脑工程师已经向电脑中塞进了越来越多的基本计算单元，即所谓的“核心”。现今的电脑有 2~4 个核心，而未来的电脑将使用数十到数千颗核心。对如此之多的核心来说，向电脑核心分配计算任务的工作不可能再像现在这样由程序员来制定。具有自我意识的系统将从程序员手中接过这一任务，在后台自动调整程序的核心使用状况。
　　能够调度好如此之多的核心，或许会促使计算速度飙升到一个全新水平，并有助于让我们打造出速度越来越快的计算机。“核心数目达到很大规模之后，我们就得有相应级别的、有自我意识的系统，”加利福尼亚大学洛杉矶分校的电气工程学教授约翰· 比利亚塞尼奥尔(John Villasenor，他并未参与Project Angstrom 项目)说，“我认为，今后几年中这一趋势将会初现端倪。”

电脑, 计算

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