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本周早些时候,英特尔在台北发布了有史以来面向消费者销售的最强大的桌面芯片。这款拥有 18 个核心、售价 1999 美元的处理器被称为万亿次运算(teraflop)芯片,意味着它每秒能够完成一万亿次计算运算。
这款名为 Core i9 Extreme Edition 处理器的芯片并不适合普通电脑用户,也就是那些只想收发邮件、阅读新闻和观看“纸牌屋”的用户。相反,这款处理器是为那些想要进行“极限操作”的人准备的,比如一边以 4K 分辨率玩游戏,一边同时直播——哦,还能同时做其他两件事。英特尔用一个巧妙的说法称之为“超级多任务处理”(mega-tasking)。
这是英特尔首次推出突破万亿次运算障碍的消费级桌面芯片,英特尔高级副总裁 Gregory Bryant 称其“迄今为止是有史以来推出过最极致的桌面处理器”。
从兆(megaflops)到万亿(teraflops)再到千万亿(petaflops)
要理解万亿次运算(teraflop)的能力,了解 FLOPS(一种计算速度单位)很有帮助。FLOPS 代表每秒浮点运算次数(floating-point operation per second);一次浮点运算是指取两个带小数点的数字,对它们进行某种数学运算,比如将它们相乘。一万亿次运算(teraflop)意味着每秒进行一万亿次浮点运算。
卡内基梅隆大学电气与计算机工程助理教授 Brandon Lucia 表示:“曾经,如果有人说‘万亿次运算’,你可能会认为他们是在谈论一台拥有许多许多处理器芯片的超级计算机。”
事实上,如果把时间拨回到 1976 年,Cray-1 超级计算机每秒只能进行 160 兆次运算(megaflops,即一百万次运算),这意味着这款全新的英特尔芯片的速度大约是当时那台机器的 6000 倍,Cray, Inc. 的高级副总裁兼首席技术官 Steve Scott 说道。

在 20 世纪 90 年代末和 21 世纪初,超级计算机仍然以万亿次运算(teraflops)为单位进行衡量,而位于桑迪亚国家实验室的 ASCI Red 是一台重要的机器,从 1997 年到 2000 年曾是世界上最快的机器。它的运算能力超过一万亿次。
如今,这些强大的机器以千万亿次运算(petaflops,即一千个万亿次运算)为单位进行衡量。例如,位于阿贡国家实验室的 Mira 超级计算机是一台 10 千万亿次运算的机器,曾被用于模拟潜在的埃博拉病毒在美国爆发等复杂场景。
Scott 表示:“超级计算技术现在已经渗透到消费领域了。如果你能以数百万美元的价格建造一台千万亿次运算的系统,那么你就能建造数台万亿次运算的系统,供公司或小型组织购买,或者建造一台万亿次运算的系统供个人消费者购买。”
当像英特尔这款新处理器这样的芯片进行浮点运算时,这些数学运算并非仅仅为了计算而计算,而是你运行的软件背后的计算能力。
卡内基梅隆大学的 Lucia 表示:“这不仅仅是为了让电脑变成一个计算器。这些浮点数代表着我们关心的重要工作负载,无论是视频编辑还是虚拟现实环境。”
简而言之:像这样强大的芯片可以使虚拟现实、游戏、4K 视频流媒体或视频编辑都运行得更快、更流畅。如果你关心的话,PlayStation 4 的图形处理单元的运算能力超过一万亿次。

计算机处理器有核心
英特尔的这款芯片拥有的核心数量超过了竞争对手 AMD 生产的“Threadripper”处理器,后者配备了 16 个核心。然而,除非你考虑一个核心实际做什么,否则这种比较就变得相当模糊了。
Lucia 建议想象一下超市的收银线。假设只有一条收银台开放,收银员一次只结账一位顾客,这就相当于一个单核芯片。(如果你排着队,手里拿着香蕉和方便面,你可能会感到沮丧。)
现在想象一下,有 18 条收银线都开放了,所有收银员都在同时为顾客结账。在这个乌托邦式的场景中,一切都将快得多。这就代表了一个 18 核处理器。
这款新芯片的功能甚至更多,因为它采用了英特尔的超线程技术,这意味着每个核心实际上可以同时处理两项任务。在我们的超市类比中,这就好像商店雇佣了机器人,每个收银台都能同时为两个人结账——现在它们可以同时服务 36 个人。同样,这款新的英特尔芯片实际上可以同时处理 36 项任务。
那么,我们为什么要想要这样的芯片呢?
这一切都很重要,因为像沉浸式虚拟现实这样的场景对处理器提出了巨大的需求。当然,市场上已有的电脑和处理器可以驱动 Oculus Rift 头戴设备,但像这样强大的芯片的理念是,它可以在同一时间处理多项高强度任务;它还可以改善人与计算密集型软件之间的交互体验。
Lucia 表示:“我们希望高效地运行这些(高强度程序),以便我们能够执行响应迅速、能够实时回应我们与之交互的任务。这是很多计算的发展方向。”
所有这些都意味着,像这样的芯片不仅可以驱动虚拟现实体验,还可以驱动其他需要大量计算能力的复杂任务——例如模拟一个蛋白质(由氨基酸组成的大分子)如何与其他蛋白质相互作用。
英特尔尚未公布这款芯片的上市时间,但公司代表表示,同一系列(称为 X 系列)中核心数量较少的其他芯片将在未来几周内上市。