有网友问:现在计算机的计算体系是不是正在重构,如果是,在进行怎么样的重构?

回答问:是!目前这件事正在发生中,而且计算体系的重构也不是第一次发生,已经发生了好几次。每一次计算体系的重构,最终都是产品和应用场景的变革。其特点是硬件先行,软件随后跟上硬件和软件结合,双轮驱动,覆盖更多用户人群,最终形成新的产业生态,夯实新的计算体系。每一次计算体系的重构,都是给普通人后来者的机会,计算体系重构过程中,涌现一批新的领导者,旧的领导者如果不能跟上时代大潮,结局是退出舞台,直至隐入尘烟。如果用一句话来形容,那就是:时代抛弃你,连声招呼都不打。在每一次计算体系的重构大潮下,时代给了普通人和当时产业领导者同等的机会,这是计算机产业为什么令很多普通人为之着迷并为之奋斗的根本原因。

计算体系、算力的重构与变迁​_个人电脑


回到50年前,计算机产业的霸主是IBM、DEC,那时的计算机庞大笨重且昂贵,远离个人消费群体。就在这个时候,英特尔看到个人消费市场的巨大潜力,完成了计算机小型化的第一步工作,它将计算机的核心计算单元集中到一块芯片里,以此发展出后来全世界大名鼎鼎的中央处理器:X86架构CPU。做为计算机的大脑,英特尔X86 CPU从此打开计算机从大型机、小型机再到微型个人计算机的窗口,开启了个人电脑时代。紧跟着,全世界第一台个人电脑:牛郎星横空出世,比尔.盖茨凭借在牛郎星上开发的Basic语言,赚取了人生第一桶金。

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首先在个人电脑市场取得成功的不是牛郎星而是苹果,凭借AppleApple两款爆款产品,苹果电脑迅速占领个人电脑市场。随后IBM看上这个市场,推出了IBM PC,加上微软的DOS操作系统,软硬件结合,很快夺取了苹果占领的大部分市场。但是苹果也没有闲着,很快另辟蹊径,推出拥有图形界面的Macintosh操作系统的个人电脑,微软的Windows操作系统又随即跟上,双方在个人电脑市场打得昏天黑地。

基于不同操作系统和个人电脑的应用软件同步登场,Word、Excel、PowerPoint、Access、Lotus 123PhotoShop极大丰富了个人电脑的使用。很多应用软件至今仍然是微软做为全球第一大计算机公司的现金奶牛。

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到了90年代,进一步小型化的个人电脑:PAD开始出现。吃螃蟹的是苹果牛顿个人数字助理,跟上的还有Plam,微软也推出了Windows操作系统,同步把旗下的热门应用软件移植到Windows平台,当时PAD市场差点被引爆。

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最后苹果的乔布斯选择了另一条道路:将PAD和移动电脑结合,用电容屏幕取代电阻屏幕,用手指滑动屏幕取代触控笔点击屏幕,凭借这一项关键创新,苹果的iPhone智能手机点爆了移动互联网市场,引领苹果登上时代王座。

在这次移动互联网的产业革命中,微软和英特尔都掉队了,功耗更低价钱更便宜的ARM处理器取代了英特尔X86处理器,苹果的iOS、谷歌的Android操作系统取代了微软的Windows操作系统。这些情况反映到股市上,苹果和谷歌一时风头无两,而微软和英特尔却显得灰头土脸。

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与此同时,云计算也同步启动。云计算是一次企业计算服务的变革。在此之前,企业如果维持内部的信息化工作,需要购买昂贵的硬件设备和商业软件,并聘用一批管理人员维持IT设备运行。但是云计算出现后,把这些工作都交给了云服务商来处理,企业仅需要连上一根网线付费购买服务即可。在这一轮计算体系中变革中,免费的Linux操作系统成为了市场主流,也带起虚拟化软件市场。虚拟化是一种能够把一台物理计算机变成N台虚拟的软件计算机的技术,为云计算服务商提供最核心的资源复用能力,同时又不影响用户的使用习惯,为云计算服务商降本增效,能够让云服务商和用户双方满意,同步成为市场主流。

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回到当下,这一轮计算体系的变革驱动力是人工智能。

如果用第一性原理来解构,人工智能的本质,除了深度学习和大模型,更底层的是计算范式的变革。为了压缩计算时间提高计算效率,人工智能已经把原来基于CPU的串行计算变成以GPU为主的并行计算。在这个基础上,为了支持更大范围更强的计算效果,包括NVLink、NVSwitch、IB网络的各种高速互联技术也被引入人工智能计算,同步的,Eos、Atlas在内的各种人工智能超级计算机也陆续出现,进一步强化夯实了人工智能的硬件算力基础。

因为人工智能革命,计算体系正在从串行计算为主变成并行计算为主,CPU在演化过程过程中,从原来的主角变成了现在的配角,加上做为后来者的ARM加入战队,英特尔的市场地位进一步弱化,这些情况反映反映到股市上,是生产GPU的英伟达股价一飞冲天,冲破2万亿美元,ARM也在不到一年时间内连翻3倍,英特尔却毫无生气,更加落没 。

与硬件的芯片变化同步,在软件算力基础设施的操作系统领域,基于同样的从串行计算到并行计算演化出发点,为了支持人工智能、大数据、高性能计算的巨大算力需求,操作系统正在从单机操作系统向多机操作系统转移。做为目前市场唯一以并行计算为目标设计的Laxcus分布式操作系统,实现了把一堆物理的硬件的计算机变成一台虚拟的软件的超级计算机的实力,同时又做到了在操作使用上与单机操作系统保持一致。

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由于Laxcus能够管理的计算机节点规模极大庞大,在网络和主服务器性能理想状态下,单集群上限达到1万个节点,多集群并行情况下超过100万节点,几乎可以将国内所有算力中心的服务器囊括进入一个算力集群。这使得在Laxcus管理之下,硬件规模有似乎无限的增长空间,又通过软件聚合硬件驱动硬件的方式,在软件层面向应用业务输出了强大的算力。还有Laxcus分布式操作系统面向分布式应用编程设计的函数库接口,开发大规模高负载和复杂业务的分布式应用软件也变得非常简单,基本降落到与单机应用软件的同一个维度。

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这些针对操作系统的变革,正在从软件上强化大规模算力的输出,简化服务器和算力集群的运维管理,也让开发和使用超大规模的算力集群变成更加容易。在人工智能的带动下,未来随着各种高性能、高负载的应用业务向多机操作系统迁移,企业端的应用业务将会持续增长不可限量。