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第196章 压力都给到计算了

作者:神游庄主本书字数:K更新时间:
    那一节大学物理课上的讨论只是一个很小的一个微不足道的风浪。


    在此之后,全球物理学界,被这一场足以改写人类基础科学史的风暴彻底席卷。


    欧洲核子研究中心、费米实验室、中国国家真空物理实验室在之前国际会议讨论过后,又开启了新一轮的多次实验,并使用了新的调试设备。新物理的机会实在是太过重大,如果因为不够严谨而导致空欢喜一场,那就不可原谅了。


    一个月之后,结合全球多所高校的师生,各个厂家不同的设备,结果再次得到验证。三方再次联合发布与之前相差无几的实验结论,在室温超导晶格提供的10?21 极限探测精度支撑下,人类第一次以无可辩驳的实证数据,确认了弦理论五大核心预言。


    空间高维紧致化、弦振动粒子模型、引力高维泄露、真空弦背景涨落、原初弦共振。


    消息一出,全球震动,《自然》《科学》同步以 “新纪元” 为封面,各国科学院紧急召开发布会,预印本平台服务器数次濒临崩溃。


    一夜之间,基础物理跨入新纪元,而这场革命的起点,只有一个名字:林野。


    林野的名字在全球乱传,夏文互联网上,林野的其它身份早就不是秘密,他在道教协会那边备案的星金道长以及剑仙称呼被诡异的提起,甚至还有他当时在丰收节上的视频例证以及早期所谓加上了特效的御剑视频,被网友们戏称为“剑仙院士”。


    虽然没有人相信他有法力,但用另一个解释就完全说的通了,这同时也是国家与整个团队为他量身打造的公众形象,取其操控微观结构如执剑、精准入微之意。真实能力来源,全世界仅有寥寥数人知晓,公司内也就吴军和带来的三人、张京、陈先生知晓一点,外面的就是他当初治疗过的几位老爷子和病人本人,再就是玄清道长了。


    除了林野以前的同事,少有人记得,他最早是程序员出身,从事的是工业流程自动化程序设计。更少有人知道,这位站在世界之巅的天才,此刻正和他的导师一起陷入一场焦虑。


    星金科技集团,林野的个人实验室内,林野站在工作台前,他的原型制造不需要无尘,他自己的异能就能保证芯片制造的小规模无尘操作。此时他身前放着刚刚完成点亮测试的超导 CPU 原型机,内部的纳米尺度的纸氏环阵列排布规整致密。


    这款处理器即将发布,能够兼容 X86 实时全量指令集、RISC?V 全兼容方案、ARM 全规格适配,以及目前全球范围内能够搜集、授权与兼容的所有处理器指令集,都已被彻底吃透、重构、优化完毕。


    这不是林野一个人的成就,是吴军带领整个研发团队设计和优化,并一步步带领林野从超导计算底层逻辑,到约瑟夫森效应的芯片化实现,再到整体架构的可行性验证。在此过程中,师徒二人并肩推进。


    在这之中吴军的个人能力无人能及,他身上却有着林野看不到的压力。


    新架构虽然看起来完好,但与硅基晶体管还是有着不少差别,吴军的目标是 1000 倍性能碾压。遇到问题的时候,就由林野手搓原型测试问题,然后问题再通过吴军反馈到研发团队去优化,这个环节目前没有人发现问题,团队中人都以为吴军实力很强、目光长远、思维敏捷,林野目前只是个学习者。


    但现在就他自己来看,1000倍性能碾压不够看了。随着一个多月的时间过去,芯片目前来看已经趋于完美,单看数据的话,它足以横扫整个消费级市场,成为当之无愧的王者。


    可放在林野的身份、全球的期待、以及未来人类算力文明的门槛面前,这枚芯片不仅不够震撼,反而让两人,主要是吴军陷入了无奈的发愁。


    实验室自动门无声滑开,吴军缓步走入。


    他已年近六十,头发花白,面容带着岁月沉淀的纹路,看上去就是一位标准的资深学者。但林野和他自己都清楚,在这外表之下,体能、机能、反应、精力,早已被逆转回三十岁的生理巅峰。


    如今吴军成为林野的博士生导师并在华清注册,至今不过两个多月的功夫。这段时间里,吴军始终走在前面提方向、定路线、拉框架。


    是他率先提出:不能只做芯片,要做纯算一体化架构。


    是他明确指出:二进制、三进制并行一体化,才是超导算力的终极出路。


    也是他一遍遍强调:传统超算可以无限堆叠,但林野研发出的机器当然也得具备这个能力,但前提是必须单机超越一整座传统数据中心。


    只有这样,才能配得上林野的身份。


    林野看到吴军过来很是开心的说着自己比较意外的点:“吴老师,约氏环做浮点运算很麻烦,我看设计图里为了方便直接用 1024 位表示整数,1024位表示小数,然后做定点数计算。这样虽然看着位数多,但结构很简单,电路也很好做,只要再加一个译码器来做自动转换,计算速度还快,结果也更精确,实际使用的约氏环还更少。今天又学到了不少。”


    小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!吴军笑了笑:“你观察的很仔细,这是我故意没说的一个点,这又是超导计算碾压硅基计算的一个点。对于上层软件来说,数据类型还是 float, double 等等,但在我们的超导CPU里,其实是一样的。”


    林野指着桌面上铺开的超导 CPU 架构设计图,视线落在那片密密麻麻的运算核心区域,缓缓把自己梳理了一整晚的思路说了出来,这已经师徒间作业考校的一种常态了。


    “吴老师,您看这里。咱们这颗芯片的设计很独到,里面有内外两层多套时钟体系,不是单一频率。


    这一块是控制核心,也可以叫大核,负责指令调度、内存交互、还有对外的 IO 接口,它跑的是1GHz 到 10GHz 的兼容时钟频率,这个时钟会同步给外部系统、内存、总线,保证整个外围设备时序对齐,不会出错。


    但里面这些运算小核不一样,它们是完全独立的。每个小核心内部,都可以跑自己的高频时钟,不需要跟外部控制单元同步,核跟核之间频率也可以不一样,有的一百 GHz,有的几百 GHz,甚至拉到 1THz 都没问题。


    因为光速延迟的问题,频率到 THz 级别,信号一个周期跑不了多远,芯片一大就会时序错乱。但您这个设计很巧妙,每个运算核都做得特别小,对角线都控制在 0.5 毫米以内,刚好在光速限制之内,信号一个周期内完全能覆盖整个核心,内部是稳定同步的。


    运算单元这边,我发现不仅得有 2048 位定点运算核心,64 位整数运算核心也保留下来才是最合理的。高精度计算交给 2048 位定点,浮点转过来也就多一个周期,虽然比整数慢一倍,但对大计算量任务完全够用。而地址计算、循环计数、位操作这些高频整型任务,直接走 64 位整数单元,一个周期出结果,效率最高。


    整体就是全局异步、局部同步,外慢内快,大小互补,既兼容现有系统,又把超导的速度优势拉满了。”


    林野说完,稍稍收回目光,看向一旁的吴军。


    吴军一直安静听着,虽然精神有些不太专注,脸上却露出释然又欣慰的笑意,语气里满是赞赏:“思路全对,我没有和你详细讲解,你居然不仅仅是看懂了设计,更是真的把这颗超导 CPU 的灵魂,彻底理解透了。”


    林野的手指在设计图上快速划过一片密集的小方块,目光顿了顿,像是在心里默算。


    吴军站在他身旁,轻声问了一句,“林野,你心里有数吗?这一版架构里,我们到底能塞进去多少个超导小核?按传统硅基 CPU 那样封装,一片大小能装下多少?”


    林野没有抬头,视线依旧落在图纸上,语气平稳:“吴老师,我们单个超导运算核,控制在 0.3 毫米见方以内,面积不到 0.1 平方毫米。一颗标准桌面 CPU 大小,差不多是 10 毫米 × 10 毫米,也就是 100 平方毫米。不算外围控制、IO、缓存那些区域,只算中间算力阵列部分,保守能放下 1000 个核,实际工程里留布线、散热、冗余,至少也能上 500 个。”


    他顿了顿,补充了一句,“每个核内部都是 2048 位定点加 64 位整数 ALU,独立跑高频。也就是说,一块指甲盖大小的封装里,就是几百个 THz 级别的超导核心。”


    吴军听完,轻轻点了点头,眼神里带着明显的肯定:“你这一算,就把这颗芯片的真正量级给看透了。这颗芯片,不仅是强,而且是碾压级的强。”


    吴军的语气里带着一丝期待,继续问道:“那你再算一算,这样一片封装出来,性能比现在最顶尖的硅基 CPU,到底强多少倍?速度又快出几个量级?”


    林野指尖轻轻敲了敲运算核心区域,没有犹豫,直接给出了答案,“我们按最保守的比。现在硅基旗舰 CPU,整数运算单核大概 3GHz 左右,浮点单元则是要十几周期才能跑完一次。


    而我们每个超导小核,整数 1 周期、浮点 2 周期,内部时钟轻松跑到 100GHz 到 500GHz。单看整数运算,一个小核的频率,就是硅基单核的30 倍到 150 倍。再加上 2048 位定点算力,单周期数据宽度就是硅基的 32 倍,一乘下去,单核算力就是硅基的近千倍。


    更别说我们一片封装里,塞了五百到一千个这样的核。整体算下来,同等面积下,算力是顶尖硅基 CPU 的十万倍起步,极限能到百万倍级别。”


    他在最后补上了最关键的一句:“至于速度,不是快一点,是把延迟压到了皮秒级。硅基还在等数据、等时序、等散热的时候,我们已经算完了。这不是优化,是降维打击。”


    吴军假装惊讶:“哦?那岂不是已经达到桌面超算的水平了?”


    这章没有结束,请点击下一页继续阅读!林野又想了一下,还是说道:“极限性能是硅基的百万倍不假,但是只能算是纸上数字,还算不上跨时代的进步。”


    林野也不傻,外面的评论他也看过,外界对他的过高期待他也知道,也许不够详细也许不够深入,但一颗这样的芯片就想让外界满意,说实话根本不现实,关键是他自己内心的阈值也提高了,多少有点贪心不足。


    他盯着设计图,轻轻摇了摇头,语气很冷静:“理论上这一单颗芯片达到了超算的门槛,但要直接说等于国家超算,我觉得还是有点过了。


    室温超导已经量产了一年多的时间,主板能换超导线路的全换了,总线带宽早就拉上去了,我之前做的约氏环超导硬盘,读写速度也早就不是硅基能比的。


    整个系统,之前最大的瓶颈确实就是 CPU。现在把这颗超导 CPU 换上去,整个机器的性能肯定会一次性解放一大截,快个几十倍、上百倍都正常,一千倍也不算稀奇,但想达到理论值一百万倍,不太可能!”


    吴军点点头:“那你觉得,离真正的‘单机超算’还差在哪?”


    林野很实在:“差在软件、算法、调度、指令效率,还有内存墙。硬件我们是拉满了,可程序不是说跑就能跑满所有核心的。有的任务天生就没法并行,有的要等数据,有的受限于内存延迟。就算全链路超导,也做不到零延迟、百分百利用率。这颗 CPU 一上,这台机器会是全世界最强的单机,吊打所有民用、甚至大部分科研超算的节点,这没问题。


    但要说一颗芯片直接顶掉一整个超算中心,那还是夸张了。硬件到了,软件和实际应用还没跟上。它很强,是新一代计算的起点,但还称不上神。”


    吴军欣慰的笑了,只是,师徒两人对视一眼,又同时陷入了沉默。


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