將運算能力堆疊重組的樂高式創新

2003.07.01 by
數位時代
將運算能力堆疊重組的樂高式創新
電腦硬體出現哪些創新應用?你幾乎沒看見,更令人沮喪的是,近來收益更是表現不佳。根據IDC指出,2000年以來,伺服器市場從690億美元衰退到...

電腦硬體出現哪些創新應用?你幾乎沒看見,更令人沮喪的是,近來收益更是表現不佳。根據IDC指出,2000年以來,伺服器市場從690億美元衰退到490億。而唯一還賺得夠多、足以誇耀的特例只有戴爾電腦(Dell Computer),分析師預期來自德州圓石鎮(Round Rock)的戴爾電腦,今年獲利將增加22%,達到25億美元。
真正令競爭者氣結的是,戴爾不需投入為了創造新產品投入的研發費用,相反地,它愉快地拉著英特爾和微軟兩大龍頭的衣尾前進。去年,戴爾只花營收1.3%(營收為350億美元)的些微研發經費,相較之下,昇陽則花了營收的14.7%(營收為125億美元)投入研發,而為了銷售那些強有力伺服器已經累積賠上5億8700萬美元。「這種情節老早看過,結局是戴爾將勝出,」美林證券(Merrill Lynch)分析師米路諾米奇(Steven Milunovich)表示。

**連結過去自成區塊的電腦規格與設備

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儘管如此,並不表示創新對電腦產業來說是一無是處。電腦工程師們仍然和1977年個人電腦剛出現時一樣,不斷積極致力在先進的設計研發,IBM和昇陽預計到2005年時,因為功能表現的巨幅躍進將打破摩爾定律──每18個月、電腦速度提昇一倍。屆時,IBM將推出超級電腦──藍色基因(Blue Gene),會比目前最快的500台超級電腦總和還快;昇陽則致力發展於高產能電腦(throughput computers),相當8台巨大伺服器塞進一個單一晶片,將提昇網路伺服器15倍效能。
我們應該說,關於電腦的創新樣貌正在改變。現在工程師要讓邊界消失,新的產品要將過去各自成區塊的產業規格電腦設備、運算能力連結 ,這種創新就是樂高積木式(Lego-style)創新。英特爾、AMD生產的晶片讓IBM和昇陽減低了產品表現的鴻溝;微軟視窗系統現在已足以應付從前高價的Unix系統才能進行的工作;而Linux運作系統不但免費而且在網頁表現出色。
藉由整合的創新,電腦業者可以發展出保持在最新技術水準(state-of-the-art)的新電腦設備,包括自我修復(self-healing)功能的電腦、或藉由結合許多零組件設備來發揮更大力量。「我們面臨的挑戰就是,如何用有限的組合去創造出不凡的事物,」IBM深度運算機構(Deep computing Institute)主管普利班克(William Pulleybank)說,「否則,我們無法負擔藍色基因的發展。」
IBM了解:唯有今天的科技突破,才能成為明天強而有力的銷售者。IBM將多達1200人大型主機研發團隊部分轉向低階產品研發,提昇了自動維護(automated maintenance)技術,過去兩年內,IBM在關鍵的PC伺服器、Unix部份的佔有率超過6%。
即使是戴爾的成功也同樣需要創新。雖然,戴爾將大部份的研發重心擺在更有效率的製造和流通過程,但它也同樣致力於電腦設計,例如將英特爾的晶片串連以發揮出超級電腦效能。「我不相信這個產業有任何人認為創新已死,包括戴爾在內,」EMC的執行長杜奇(Joseph Tucci)認為,「創新還有極大的空間。」

**解決更多問題的新一代電腦

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但,什麼是最好的創新?科技應該讓顧客從已經擁有裡得到更多。目前大部份伺服器只發揮三成的效能。即使像手動下載新軟體這種簡單工作,就已經會花上不少時間。「今天的電腦不夠好,包括我們在內,」昇陽科技部門主管(Chief Technology Officer)帕華當普洛斯(Greg Papadopoulos)說,「問題包括了高成本、過於複雜和效能浪費。」以下,就是創新的新一代電腦。

**精簡型電腦(Blade Computers) **
許多公司已經停止大量購買電腦設備,也不願為了讓這些電腦(Windows或Linux系統)能一起工作而花大錢,根據IDC統計,每花一塊美金買新裝備,運作成本就要花3塊錢。想像一下,如果所有的伺服器能變成一個標準尺寸,而且可以這些薄片的伺服器可以密集堆疊在同一個積架上,就像書本放在書架上,這就是所謂精簡伺服器的概念。精簡型電腦可以讓企業在小小空間裡卻擁有更多運算能力,同時減低實際設備的基本支出,比如省電就是最明顯的好處。如果以RLX Technologies目前領先推出的精簡型系列電腦來看,伺服器的運作成本可以減少25%。戴爾和IBM最近開始推行精簡電腦,銷售業績反應不錯,精簡型電腦市場預期將從2003年的15萬台變成2007年的190萬台。

網格運算(Grid Computing)
網格技術是設計來獲取多數未被運用的運算能力。企業開始使用網格軟體來連結上網際網路或是私人網路的運算能力,這種新的科技管理模式讓使用運算能力和使用電力一樣容易。網格軟體能持續監控整個網路,搜尋能幫助執行工作的電腦,把原本龐大的工作,切成許多小部份而且每部電腦能負荷的工作量,讓任務快速完成。比如,提供財務服務的嘉信理財公司,希望它的經紀人能更快計算出給客戶投資組合計畫,於是開始利用網格技術的運算能力,結果過去需要4分鐘的工作,現在客戶能在幾秒內得到答案。「成果很令人驚奇,」執行副總狄波(David Dibbl)說,「而且我們不需要買任何額外電腦。」

高產能運算(Throughput Computing)
高產能運算是昇陽正努力發展先進技術,大部份伺服器的設計是為盡可能快速執行單一任務時,但昇陽希望設計同時執行愈來愈多工的電腦,為了達成這個目的,相當於將8個伺服器放進一個矽晶片裡。對需要快速處理上千需求的網際網路伺服器,高產能運算技術是很完美的設計,因為可能需要同時處理Google搜尋、音樂下載甚至是複雜商業交易,「一旦成功的話,昇陽的產品將擁有獨特的特色,」《微處理器報導》(Microprocessor Report)的編輯葛拉斯柯斯基(Peter N‧ Glaskowsky)說。
預計2005年,第一片高產能運算晶片,就會出現在精簡型伺服器裡。雖然這個超級晶片聽起來像科幻小說,但是感謝摩爾定律,依照定律推算,2005年一個矽晶片可以有5億個電晶體(半導體製程的電子元件),10年內將有10億個,這對新技術的研發創新將是極大鼓舞。

彈性電腦(Flexible computers)
要讓摩爾定律繼續維持下去的最可能辦法就是重新組構晶片。目前的晶片其實是雜而不精,它們被設計成能處理某些特定工作需求,同時也要能應付其他例行工作。但新一代晶片和電腦,必須在百分之一秒的極短時間內就完成所要求的工作。
德州大學正在進行一項研究(Polymorphous TRIPS architecture),把晶片設計為能處理各種不同專門工作,就像一棟有十餘種樓層規劃可供選擇的房子,到了夏天就能把天花板變成天井。
新一代晶片會分成100個小格,每一格能處理來自記憶體或網路回路的程式資訊。首先經由軟體將送進來的程式指令重新整理分配,晶片裡的每一格都會分配處理一小部份,而且能以最佳的方式處理,整個資訊處理過程就像不斷進行的搶位子遊戲,每一小塊的資訊都能找到最佳的處理方式,比如讓影像處理加快速度,而不會為了等記憶體而耗費時間(時間延遲通常是因為記憶體的速度不夠快)。
目前市場上還未出現這樣的晶片,預估原型要到2005年才會出現,IBM、英特爾(Intel)、昇陽(Sun)和DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)都是這項計畫投資者。如果研發成功,TRIPS晶片能讓每項產品都有超級電腦的表現,不論是遊樂器或是家庭醫療影像設備。
對於正在發展中的新科技,摩爾(也是TRIPS研究者之一)認為目前的伺服器類型(非架列式,off-the-shelf)絕非電腦發展的終點。「追求生活更便利舒適所帶來的經濟本質是不容否認,如果你不認同,就會慘敗,」他相信沒有創新,就不會有更多的生活便利,而電腦產業也將真正成為缺少愉悅和獲利的地方。

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