ToB企服应用市场:ToB评测及商务社交产业平台

标题: 云计算（七）：计算的概述与未来 [打印本页]

作者: 张春 时间: 2024-6-21 13:04
标题: 云计算（七）：计算的概述与未来
算力的定义

算力是设备根据内部状态的改变，每秒可处置惩罚的信息数据量。——2018年诺贝尔经济学奖得到者William D. Northaus在《计算过程》中提出
对算力普通的明确就是计算能力，即CPU、GPU、TPU、FPGA、ASIC等各类处置惩罚器依托计算机服务器、高性能计算集群、各类智能终端等承载设备，每秒实行数据运算次数的能力。
处置惩罚器缩写中文全称APU加速处置惩罚器CPU中心处置惩罚器DPU数据处置惩罚器GPU图形处置惩罚器NPU神经网络处置惩罚器TPU张量处置惩罚器常用的计量单位：
1、每秒运算次数（OPS）
2、每秒实行的浮点数运算次数（Flops， 1 EFlops = 10^18 Flops）。
3、每秒哈希运算次数（Hash/s）
计算的分类

通用计算：以CPU提供计算能力
异构计算：以GPU、NPU、FPGA提供计算能力
计算的量度

对于计算的衡量，主要从以下三个方面：

性能：普通讲就是完成使命所必要的时间。
功耗：功率的损耗指设备、器件等输入功率和输出功率的差额。
成本：计算机的成本跟芯片成本精密相关。

计算的发展

阶段一：大型机期间
主要用于大量数据和关键项目的整数运算
阶段二：中型机与小型机期间
算力从大型机房走向财产应用，极大解放生产力
阶段三：计算集群
集群计算据备并行数据处置惩罚和高计算能力，可扩展性，容错能力等上风。
阶段四：云计算期间
网络服务和移动计算成为主要计算模式。云计算可通过网络按需分配计算资源。

云计算、超算和智算的关系与区别

云计算、超算和智算相互接洽的同时，也各有侧重。数据中心相对应可分为三类：云计算数据中心、超算中心和智算中心。

云计算：主要用于处置惩罚数据麋集、通讯麋集的事件性使命，资助用户降本增效或提升盈利程度。
超算：侧重于科学计算等计算麋集型使命，面向科研人员和科学计算场景提供支撑服务。
智算：面向AI典型应用场景，促进AI财产化、财产AI化和政府治理智能化。

计算的未来

冯诺依曼结构的瓶颈突破，存算一体技能或将改变计算架构

现代计算机以冯诺依曼结构为基础，该结构中处置惩罚单位（中心处置惩罚器，CPU）和存储单位（随机存储器，RAM）分开，而指令与数据同时存在存储单位。
计算机科学发展到今天，CPU的运算速率已经远远超过了访存速率，前者通常是后者的200倍以上，因此CPU在实行指令间不得不等待数据。虽然现代计算机加入了离CPU更近的多级缓存（Cache）结构，为CPU提前读取一批数据，也加入了流水线和分支预测，以淘汰CPU的等待时间；更有些计算机加入了多核、多CPU等结构，以望进步计算机的性能，但CPU和内存之间的数据传输带宽始终是限制计算机性能进一步进步的瓶颈。这也被成为处置惩罚器和存储器之间的“带宽墙”
存算一体旨在计算单位和存储单位融合，在实现数据存储的同时直接举行计算，以消除数据搬移带来的开销，极大提升运算效率，实现计算存储的高效节能。存算一体非常符合高访存、高并行的人工智能场景计算需求。
摩尔定律的止境，精度的极限，Chiplet大概是最实际技能路径

摩尔定律：集成电路上的元器件的数量，约莫18-24个月会翻一番，性能也会提升一倍。
随着芯片技能的发展，每块芯片上现在已经能集成上百亿个晶体管；台积电也在2022年底开始生产3nm的芯片。然而，更高的精度不但挑战着技能的极限，也在挑战着理论和实用性的极限。

技能极限——光刻技能
为了追逐摩尔定律，光刻技能必要每两年把曝光关键尺寸（CD）低落30%-50%。
电子极限——电子隧穿
当晶体管缩小到一定程度的时候，电子就会产生量子隧穿效应，晶体管失去开关作用。
实用极限——功耗墙
随着晶体管尺寸和间距的缩小和微处置惩罚器频率的上升，信号发送器必要斲丧更多的能量，这就是处置惩罚器和存储器之间的功耗墙。

Chiplet是硅片级别的“解构-重构-复用”，它把传统的SoC分解为多个芯粒模块，将这些芯粒分开制备后再通过互联封装形成一个完整芯片。
量子计算

什么是量子计算
量子计算是一种基于量子力学原理的新型计算模式，不同于现代经典计算机只能处置惩罚0和1，量子计算可以处置惩罚0和1的叠加态。世界最强的超等计算机8年才能完成的使命，用中科大的祖沖之号（62比特可编程超导量子计算机）最短1.2个小时就能实现。
技能路线
主流的技能路线有超导、半导、离子阱、光学以及量子拓扑等方向。
现在进展最快最好的是超导方向，有两种实现方式：

先多比特，再高精度：代表企业有谷歌、IBM和英特尔
先高精度，再多比特：代表企业有阿里达摩院

量子计算的趋势
量子纠错和实用上风成为核心命题：
演示“量子纠错”系统，必须同时到达多比特、高精度和高连接度，也就是至少必要几千个高质量、强关联的比特。
在“实用上风”中，则会继续以模仿物理为主流，冷原子和量子煺火系统等模仿量子计算平台，将连同数字平台一起，继续产生鼓舞人心的进步。
光子计算

光子计算是指使用光子代替电子的计算机，用光信号举行运算、逻辑操作、信息存储的计算。光子代替电子，具有并行、高速的特征，同时其传输过程也不容易失真。
由于光子相较于电子在传输速率、功耗、抗干扰等诸多良好性，光正在从微观到宏观的各个层次对计算机领域举行渗透。
神经拟态计算（类脑计算）

神经拟态计算是对计算机架构自下而上的彻底颠覆，其目的是应用神经科学的最新见解，来创造作用方式更类似于人脑的芯片而非传统计算机的芯片。神经拟态系统在硬件层面上复制了神经元组织、通讯和学习方式。应用上，在CV、NLP等领域具有涉及。

免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。

欢迎光临 ToB企服应用市场:ToB评测及商务社交产业平台 (https://dis.qidao123.com/)