FPGA芯片將使超級(jí)計(jì)算機(jī)物美價(jià)廉

星橋系統(tǒng)公司只有16名員工，在猶它州米德威爾市的一棟建筑物中租有辦公室，它的創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家吉爾森今年37歲，與蓋茨一樣，它也是一名大學(xué)輟學(xué)生。CEO丹尼爾是在4個(gè)月前加盟該公司的。

　　換句話說，星橋公司和IBM公司是截然不同的二個(gè)公司，但是，這個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的“門外漢”聲稱已經(jīng)開發(fā)成了“超計(jì)算機(jī)”，它的運(yùn)算功能與超級(jí)計(jì)算機(jī)相似，但可以放在桌面上，使用較少的能源，也不需要特制的冷卻系統(tǒng)，價(jià)格只有175000美元。

　　秘密就在于它使用的芯片上。與傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)上動(dòng)輒使用數(shù)百甚至上千個(gè)處理品不同的是，星橋公司使用了大約十幾個(gè)相對(duì)便宜的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)芯片，每個(gè)FPGA芯片能夠并行地處理數(shù)千個(gè)任務(wù)，而一個(gè)處理器同時(shí)只能處理一個(gè)任務(wù)，因此，盡管傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)配置有數(shù)以百計(jì)的處理器，只配置有少數(shù)FPGA芯片的“超計(jì)算機(jī)”的運(yùn)算性能就能夠超過傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　另外，F(xiàn)PGA芯片能夠通過使用與芯片上晶體管相連接的內(nèi)存單元重新配置，因此與大多數(shù)芯片一旦生產(chǎn)出來就不再可以改變不同的是，F(xiàn)PGA芯片能夠被反復(fù)改變?？茖W(xué)家在衛(wèi)星中使用FPGA芯片，因?yàn)檫@使得他們無需更換芯片，而只要發(fā)送新的軟件和改變電路就能夠?qū)τ?jì)算機(jī)進(jìn)行升級(jí)。

　　我們可以設(shè)想，不是每年，而是每40毫秒對(duì)芯片重新配置一次，使它處理不同的任務(wù)━━就象生產(chǎn)工廠不斷地流水線生產(chǎn)不同的產(chǎn)品那樣。從理論上說，我們將擁有功能異常強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它不但能夠進(jìn)行并行處理，而且能夠不斷地改變電路，根據(jù)不同任務(wù)對(duì)它本身進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)需要使用資源。

　　多年來，人們一直在考慮開發(fā)基于FPGA芯片的通用計(jì)算機(jī)，障礙在于軟件方面。要開發(fā)出能夠使FPGA計(jì)算機(jī)完成所有重配置任務(wù)軟件的難度是不可想象的，因此科研人員只好退而求其次，開發(fā)出了只能完成單一任務(wù)的FPGA計(jì)算機(jī)。它們能夠以令人不可置信的速度完成需要大量計(jì)算資源的基因研究算法，但大多數(shù)情況下更象一個(gè)白癡，因?yàn)樗荒芡瓿蓡我坏囊环N任務(wù)。

　　現(xiàn)在，吉爾森聲稱他已經(jīng)解決了這一問題。他說，在經(jīng)過5年的努力后，他已經(jīng)開發(fā)了一種被稱作Viva的編程語言，能夠使開發(fā)人員輕松地開發(fā)出在FPGA計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用軟件和運(yùn)行這些軟件的操作系統(tǒng)。

　　星橋公司以175000-700000美元的價(jià)格銷售4種型號(hào)的FPGA“超計(jì)算機(jī)”，被稱為HC-62的“超計(jì)算機(jī)”的售價(jià)為350000美元，配置11個(gè)Xilinx公司生產(chǎn)的價(jià)格為3000美元的FPGA芯片，它每秒能夠完成2000億次浮點(diǎn)運(yùn)算。售價(jià)為700000美元型號(hào)的“超計(jì)算機(jī)”包含有22有個(gè)Xilinx公司的芯片，每秒能夠完成4000億次浮點(diǎn)運(yùn)算。另外，客戶還必須購(gòu)買Viva的許可證，每人每年的價(jià)格為45000美元。

　　吉爾森還沒有對(duì)他的“超計(jì)算機(jī)”進(jìn)行業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)性能測(cè)試。但如果他所言不虛，星橋公司頂級(jí)配置的“超計(jì)算機(jī)”的性能應(yīng)當(dāng)能夠排在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)前200位。“超計(jì)算機(jī)”與由NEC公司研制的每秒完成35萬億次運(yùn)算的“地球模擬者”仍然不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，“地球模擬者”使用了5000個(gè)處理器，占用了一棟四層樓高的建筑物，耗資3.5億美元。

　　吉爾森說，他能夠理解人們對(duì)他們產(chǎn)品的懷疑。2年前，就有一名客戶起訴星橋公司稱，在向該公司支付了200000美元后，他沒有得到可以使用的產(chǎn)品，數(shù)月前，星橋公司以給予原告股份的方式和解了該起訴。吉爾森堅(jiān)信，他的“超計(jì)算機(jī)”是有效的，他說，我生活在未來，大多數(shù)人還生產(chǎn)生活在現(xiàn)在或者過去。

　　為了加強(qiáng)銷售力量，星橋公司分別雇傭了前Novell公司官員愛德華和前3Com公司官員里貝卡分別負(fù)責(zé)銷售和營(yíng)銷。星橋公司將目標(biāo)客戶群鎖定在國(guó)防和安全公司、政府機(jī)構(gòu)、生物公司和石油天然氣勘探公司，這些機(jī)構(gòu)都需要能夠完成大量計(jì)算任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在過去的二年中，星橋公司已經(jīng)向包括美國(guó)空軍、國(guó)家安全局、國(guó)家航空航天管理局在內(nèi)的一些客戶銷售了十幾臺(tái)基于早期設(shè)計(jì)的原型產(chǎn)品。另外，它還銷售7臺(tái)基于新款設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

　　硅圖公司也已經(jīng)向星橋公司訂購(gòu)一套“超計(jì)算機(jī)”系統(tǒng)，它希望使二家公司的產(chǎn)品能夠雷同運(yùn)行。硅圖公司的高級(jí)副總裁戴維表示，在需要完成特定運(yùn)算任務(wù)的客戶中，可重配置計(jì)算有一定的市場(chǎng)，我們對(duì)星橋公司的軟件在這一領(lǐng)域的應(yīng)用有興趣。

　　NASA蘭利研究中心的高級(jí)科學(xué)家奧拉夫二年來一直在使用星橋公司的產(chǎn)品，他說，盡管速度非常快，但星橋公司的產(chǎn)品還不足以完成NASA的運(yùn)算任務(wù)。其中的一個(gè)問題是，在克雷公司的超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件不能在星橋公司的產(chǎn)品上運(yùn)行。盡管如此，他仍然說，星橋公司的產(chǎn)品是一個(gè)真正的突破。

　　加州大學(xué)圣迭戈分校超級(jí)計(jì)算機(jī)中心的科研人員艾倫以及一些大學(xué)生已經(jīng)能夠編寫“超計(jì)算機(jī)”軟件，他說，使用Viva編程并非易事，但他相信，星橋公司的“超計(jì)算機(jī)”已經(jīng)具備了完成有限的運(yùn)算任務(wù)的能力，F(xiàn)PGA計(jì)算是未來的方向。

　　盡管承認(rèn)“超計(jì)算機(jī)”要大規(guī)模普及還需要幾年的時(shí)間，但吉爾森表示，今年年底，客戶將能夠使用星橋公司的產(chǎn)品完成實(shí)際的生產(chǎn)任務(wù)。他說，他有等待的耐心，這是一場(chǎng)馬拉松比賽，而非短跑。
星橋系統(tǒng)公司只有16名員工，在猶它州米德威爾市的一棟建筑物中租有辦公室，它的創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家吉爾森今年37歲，與蓋茨一樣，它也是一名大學(xué)輟學(xué)生。CEO丹尼爾是在4個(gè)月前加盟該公司的。

 
　　換句話說，星橋公司和IBM公司是截然不同的二個(gè)公司，但是，這個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的“門外漢”聲稱已經(jīng)開發(fā)成了“超計(jì)算機(jī)”，它的運(yùn)算功能與超級(jí)計(jì)算機(jī)相似，但可以放在桌面上，使用較少的能源，也不需要特制的冷卻系統(tǒng)，價(jià)格只有175000美元。

　　秘密就在于它使用的芯片上。與傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)上動(dòng)輒使用數(shù)百甚至上千個(gè)處理品不同的是，星橋公司使用了大約十幾個(gè)相對(duì)便宜的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)芯片，每個(gè)FPGA芯片能夠并行地處理數(shù)千個(gè)任務(wù)，而一個(gè)處理器同時(shí)只能處理一個(gè)任務(wù)，因此，盡管傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)配置有數(shù)以百計(jì)的處理器，只配置有少數(shù)FPGA芯片的“超計(jì)算機(jī)”的運(yùn)算性能就能夠超過傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　另外，F(xiàn)PGA芯片能夠通過使用與芯片上晶體管相連接的內(nèi)存單元重新配置，因此與大多數(shù)芯片一旦生產(chǎn)出來就不再可以改變不同的是，F(xiàn)PGA芯片能夠被反復(fù)改變。科學(xué)家在衛(wèi)星中使用FPGA芯片，因?yàn)檫@使得他們無需更換芯片，而只要發(fā)送新的軟件和改變電路就能夠?qū)τ?jì)算機(jī)進(jìn)行升級(jí)。

　　我們可以設(shè)想，不是每年，而是每40毫秒對(duì)芯片重新配置一次，使它處理不同的任務(wù)━━就象生產(chǎn)工廠不斷地流水線生產(chǎn)不同的產(chǎn)品那樣。從理論上說，我們將擁有功能異常強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它不但能夠進(jìn)行并行處理，而且能夠不斷地改變電路，根據(jù)不同任務(wù)對(duì)它本身進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)需要使用資源。

　　多年來，人們一直在考慮開發(fā)基于FPGA芯片的通用計(jì)算機(jī)，障礙在于軟件方面。要開發(fā)出能夠使FPGA計(jì)算機(jī)完成所有重配置任務(wù)軟件的難度是不可想象的，因此科研人員只好退而求其次，開發(fā)出了只能完成單一任務(wù)的FPGA計(jì)算機(jī)。它們能夠以令人不可置信的速度完成需要大量計(jì)算資源的基因研究算法，但大多數(shù)情況下更象一個(gè)白癡，因?yàn)樗荒芡瓿蓡我坏囊环N任務(wù)。

　　現(xiàn)在，吉爾森聲稱他已經(jīng)解決了這一問題。他說，在經(jīng)過5年的努力后，他已經(jīng)開發(fā)了一種被稱作Viva的編程語言，能夠使開發(fā)人員輕松地開發(fā)出在FPGA計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用軟件和運(yùn)行這些軟件的操作系統(tǒng)。

　　星橋公司以175000-700000美元的價(jià)格銷售4種型號(hào)的FPGA“超計(jì)算機(jī)”，被稱為HC-62的“超計(jì)算機(jī)”的售價(jià)為350000美元，配置11個(gè)Xilinx公司生產(chǎn)的價(jià)格為3000美元的FPGA芯片，它每秒能夠完成2000億次浮點(diǎn)運(yùn)算。售價(jià)為700000美元型號(hào)的“超計(jì)算機(jī)”包含有22有個(gè)Xilinx公司的芯片，每秒能夠完成4000億次浮點(diǎn)運(yùn)算。另外，客戶還必須購(gòu)買Viva的許可證，每人每年的價(jià)格為45000美元。

　　吉爾森還沒有對(duì)他的“超計(jì)算機(jī)”進(jìn)行業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)性能測(cè)試。但如果他所言不虛，星橋公司頂級(jí)配置的“超計(jì)算機(jī)”的性能應(yīng)當(dāng)能夠排在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)前200位?！俺?jì)算機(jī)”與由NEC公司研制的每秒完成35萬億次運(yùn)算的“地球模擬者”仍然不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，“地球模擬者”使用了5000個(gè)處理器，占用了一棟四層樓高的建筑物，耗資3.5億美元。

　　吉爾森說，他能夠理解人們對(duì)他們產(chǎn)品的懷疑。2年前，就有一名客戶起訴星橋公司稱，在向該公司支付了200000美元后，他沒有得到可以使用的產(chǎn)品，數(shù)月前，星橋公司以給予原告股份的方式和解了該起訴。吉爾森堅(jiān)信，他的“超計(jì)算機(jī)”是有效的，他說，我生活在未來，大多數(shù)人還生產(chǎn)生活在現(xiàn)在或者過去。

　　為了加強(qiáng)銷售力量，星橋公司分別雇傭了前Novell公司官員愛德華和前3Com公司官員里貝卡分別負(fù)責(zé)銷售和營(yíng)銷。星橋公司將目標(biāo)客戶群鎖定在國(guó)防和安全公司、政府機(jī)構(gòu)、生物公司和石油天然氣勘探公司，這些機(jī)構(gòu)都需要能夠完成大量計(jì)算任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在過去的二年中，星橋公司已經(jīng)向包括美國(guó)空軍、國(guó)家安全局、國(guó)家航空航天管理局在內(nèi)的一些客戶銷售了十幾臺(tái)基于早期設(shè)計(jì)的原型產(chǎn)品。另外，它還銷售7臺(tái)基于新款設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

　　硅圖公司也已經(jīng)向星橋公司訂購(gòu)一套“超計(jì)算機(jī)”系統(tǒng)，它希望使二家公司的產(chǎn)品能夠雷同運(yùn)行。硅圖公司的高級(jí)副總裁戴維表示，在需要完成特定運(yùn)算任務(wù)的客戶中，可重配置計(jì)算有一定的市場(chǎng)，我們對(duì)星橋公司的軟件在這一領(lǐng)域的應(yīng)用有興趣。

　　NASA蘭利研究中心的高級(jí)科學(xué)家奧拉夫二年來一直在使用星橋公司的產(chǎn)品，他說，盡管速度非?？欤菢蚬镜漠a(chǎn)品還不足以完成NASA的運(yùn)算任務(wù)。其中的一個(gè)問題是，在克雷公司的超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件不能在星橋公司的產(chǎn)品上運(yùn)行。盡管如此，他仍然說，星橋公司的產(chǎn)品是一個(gè)真正的突破。

　　加州大學(xué)圣迭戈分校超級(jí)計(jì)算機(jī)中心的科研人員艾倫以及一些大學(xué)生已經(jīng)能夠編寫“超計(jì)算機(jī)”軟件，他說，使用Viva編程并非易事，但他相信，星橋公司的“超計(jì)算機(jī)”已經(jīng)具備了完成有限的運(yùn)算任務(wù)的能力，F(xiàn)PGA計(jì)算是未來的方向。

　　盡管承認(rèn)“超計(jì)算機(jī)”要大規(guī)模普及還需要幾年的時(shí)間，但吉爾森表示，今年年底，客戶將能夠使用星橋公司的產(chǎn)品完成實(shí)際的生產(chǎn)任務(wù)。他說，他有等待的耐心，這是一場(chǎng)馬拉松比賽，而非短跑。