FPGA芯片將使超級計算機物美價廉

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公司，但是，這個計算機產(chǎn)業(yè)的“門外漢”聲稱已經(jīng)開發(fā)成了“超計算機”，它的運算功能與超級計算機相似，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)，價格只有175000美元。

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

　　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，因為這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嬎銠C進行升級。

　　我們可以設(shè)想，不是每年，而是每40毫秒對芯片重新配置一次，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大的計算機系統(tǒng)，它不但能夠進行并行處理，而且能夠不斷地改變電路，根據(jù)不同任務(wù)對它本身進行優(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芯片的通用計算機，障礙在于軟件方面。要開發(fā)出能夠使FPGA計算機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計算機。它們能夠以令人不可置信的速度完成需要大量計算資源的基因研究算法，但大多數(shù)情況下更象一個白癡，因為它只能完成單一的一種任務(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計算機上運行的應(yīng)用軟件和運行這些軟件的操作系統(tǒng)。

　　星橋公司以175000-700000美元的價格銷售4種型號的FPGA“超計算機”，被稱為HC-62的“超計算機”的售價為350000美元，配置11個Xilinx公司生產(chǎn)的價格為3000美元的FPGA芯片，它每秒能夠完成2000億次浮點運算。售價為700000美元型號的“超計算機”包含有22有個Xilinx公司的芯片，每秒能夠完成4000億次浮點運算。另外，客戶還必須購買Viva的許可證，每人每年的價格為45000美元。

　　吉爾森還沒有對他的“超計算機”進行業(yè)界標準性能測試。但如果他所言不虛，星橋公司頂級配置的“超計算機”的性能應(yīng)當能夠排在全球超級計算機前200位?！俺嬎銠C”與由NEC公司研制的每秒完成35萬億次運算的“地球模擬者”仍然不在一個數(shù)量級上，“地球模擬者”使用了5000個處理器，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。吉爾森堅信，他的“超計算機”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責銷售和營銷。星橋公司將目標客戶群鎖定在國防和安全公司、政府機構(gòu)、生物公司和石油天然氣勘探公司，這些機構(gòu)都需要能夠完成大量計算任務(wù)的計算機系統(tǒng)。在過去的二年中，星橋公司已經(jīng)向包括美國空軍、國家安全局、國家航空航天管理局在內(nèi)的一些客戶銷售了十幾臺基于早期設(shè)計的原型產(chǎn)品。另外，它還銷售7臺基于新款設(shè)計的計算機系統(tǒng)。

　　硅圖公司也已經(jīng)向星橋公司訂購一套“超計算機”系統(tǒng)，它希望使二家公司的產(chǎn)品能夠雷同運行。硅圖公司的高級副總裁戴維表示，在需要完成特定運算任務(wù)的客戶中，可重配置計算有一定的市場，我們對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?？?，但星橋公司的產(chǎn)品還不足以完成NASA的運算任務(wù)。其中的一個問題是，在克雷公司的超級計算機上運行的軟件不能在星橋公司的產(chǎn)品上運行。盡管如此，他仍然說，星橋公司的產(chǎn)品是一個真正的突破。

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

　　盡管承認“超計算機”要大規(guī)模普及還需要幾年的時間，但吉爾森表示，今年年底，客戶將能夠使用星橋公司的產(chǎn)品完成實際的生產(chǎn)任務(wù)。他說，他有等待的耐心，這是一場馬拉松比賽，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公司，但是，這個計算機產(chǎn)業(yè)的“門外漢”聲稱已經(jīng)開發(fā)成了“超計算機”，它的運算功能與超級計算機相似，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)，價格只有175000美元。

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

　　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，因為這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嬎銠C進行升級。

　　我們可以設(shè)想，不是每年，而是每40毫秒對芯片重新配置一次，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大的計算機系統(tǒng)，它不但能夠進行并行處理，而且能夠不斷地改變電路，根據(jù)不同任務(wù)對它本身進行優(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芯片的通用計算機，障礙在于軟件方面。要開發(fā)出能夠使FPGA計算機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計算機。它們能夠以令人不可置信的速度完成需要大量計算資源的基因研究算法，但大多數(shù)情況下更象一個白癡，因為它只能完成單一的一種任務(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計算機上運行的應(yīng)用軟件和運行這些軟件的操作系統(tǒng)。

　　星橋公司以175000-700000美元的價格銷售4種型號的FPGA“超計算機”，被稱為HC-62的“超計算機”的售價為350000美元，配置11個Xilinx公司生產(chǎn)的價格為3000美元的FPGA芯片，它每秒能夠完成2000億次浮點運算。售價為700000美元型號的“超計算機”包含有22有個Xilinx公司的芯片，每秒能夠完成4000億次浮點運算。另外，客戶還必須購買Viva的許可證，每人每年的價格為45000美元。

　　吉爾森還沒有對他的“超計算機”進行業(yè)界標準性能測試。但如果他所言不虛，星橋公司頂級配置的“超計算機”的性能應(yīng)當能夠排在全球超級計算機前200位?！俺嬎銠C”與由NEC公司研制的每秒完成35萬億次運算的“地球模擬者”仍然不在一個數(shù)量級上，“地球模擬者”使用了5000個處理器，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。吉爾森堅信，他的“超計算機”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責銷售和營銷。星橋公司將目標客戶群鎖定在國防和安全公司、政府機構(gòu)、生物公司和石油天然氣勘探公司，這些機構(gòu)都需要能夠完成大量計算任務(wù)的計算機系統(tǒng)。在過去的二年中，星橋公司已經(jīng)向包括美國空軍、國家安全局、國家航空航天管理局在內(nèi)的一些客戶銷售了十幾臺基于早期設(shè)計的原型產(chǎn)品。另外，它還銷售7臺基于新款設(shè)計的計算機系統(tǒng)。

　　硅圖公司也已經(jīng)向星橋公司訂購一套“超計算機”系統(tǒng)，它希望使二家公司的產(chǎn)品能夠雷同運行。硅圖公司的高級副總裁戴維表示，在需要完成特定運算任務(wù)的客戶中，可重配置計算有一定的市場，我們對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的運算任務(wù)。其中的一個問題是，在克雷公司的超級計算機上運行的軟件不能在星橋公司的產(chǎn)品上運行。盡管如此，他仍然說，星橋公司的產(chǎn)品是一個真正的突破。

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

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