2006-2007-计算机科学学科发展报告
2006-2007-计算机科学学科发展报告
基本信息
出版社: 中国科学技术出版社; 第1版 (2007年3月1日)
平装: 246页
开本: 0开
ISBN: 9787504645067, 7504645060
条形码: 9787504645067
商品尺寸: 25.8 x 18.5 x 1.2 cm
商品重量: 458 g
目录
序
前言
综合报告
计算机学科发展
一、引言
二、学科发展鸟瞰
三、处理器技术
四、高性能计算机
五、下一代互联网技术
六、网络存储技术
七、网格计算技术
八、信息搜索技术
九、数据库技术
十、普适计算技术
十一、多媒体技术
十二、软件工程技术
十三、信息安全技术
参考文献
专题报告
高性能微处理器的发展现状和趋势
高性能计算机的进展与挑战
下一代互联网研究综述
网格计算
搜索引擎技术及发展趋势
Web时代的数据库新技术研究与开发
普适计算
操作系统研究与发展
国内外信息安全科学技术研究现状与发展趋势
现代人工智能在中国
传感器网络研究进展
书摘插图
高性能微处理器的发展现状和趋势
一、技术发展趋势
1.工艺的影响
在过去30多年的发展过程中，高性能微处理器基本上都是按照著名的摩尔定律在发展。根据世界半导体行业共同制订的2003年国际半导体技术发展路线图及其2004年更新，未来15年集成电路仍将按摩尔定律持续高速发展。预测到2010年，高性能CPU芯片上可集成的晶体管数将超过20亿个（到2018年超过140亿个）。半导体技术的这些进步，为处理器的设计者提供了更多的资源（晶体管的数量和种类）来实现更高性能的芯片，从而有可能在单个芯片上创造更复杂和更灵活的系统。
随着晶体管集成度越来越高、频率和计算速度越来越快，芯片的功耗、晶体管的封装、芯片的蚀刻等问题越来越难以处理。这些因素使得摩尔定律本身的发展及其对处理器的影响发生了一系列深刻的变化。
首先，摩尔定律指出的发展趋势已经变缓，由原来的1.5年一代变为2～3年一代。除了技术本身的难度增加以外，集成电路生产线更新换代的成本越来越昂贵，生产厂家需要更多的时间来收回生产线成本也是一个重要原因。
其次，处理器主频正在和摩尔定律分道扬镳。摩尔定律本质上是晶体管的尺寸以及晶体管的翻转速度变化的定律，但由于商业的原因，摩尔定律同时被赋予每1.5年主频提高一倍的含义。事实上过去每代微处理器主频是上代产品的两倍中，其中只有1.4倍来源于器件的按比例缩小，另外1.4倍来源于结构的优化，即流水级中逻辑门数目的减少。但目前的高主频处理器中，指令流水线的划分已经很细，很难再细分。例如，Inte1Pentium4（简称P4）的20级流水线中有两级只进行数据的传输，没有进行任何有用的运算。另，集成度的提高意味着线宽变窄，信号在片内传输单位距离所需的延迟也相应增大，连线延迟而不是晶体管翻转速度将越来越主导处理器的主频。功耗和散热问题也给进一步提高处理器主频设置了很大的障碍。因此，摩尔定律将恢复其作为关于晶体管尺寸及其翻转速度的本来面目，定律中关于处理器主频部分将逐渐失效。
此外，虽然集成度的提高为处理器的设计者提供了更多的资源来实现更高性能的芯片，但处理器复杂度的增加将大大增加设计周期和设计成本。
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