揭秘比普通PC快8000倍的惠普“The machine”及背后的大杀器

　　惠普在伦敦发布会上正式揭晓了名为“The Machine”的新型计算机原型机，并宣布在制造新型计算机的征途上迈出了里程碑式的一步。

　　名为“The machine”的怪物

　　这台名叫“The Machine”的超级计算机性能比常规PC快了8000倍。惠普的目标就是用新电脑打败现有设备，它开发的超级电脑不再依赖于传统处理器提升速度，而是依赖内存。

　　

　　在过去60年里，所有计算机采用的架构基本一致，惠普原型设备试图改变这一现象。惠普解释称：“这是一个概念，它将内存而非处理器放在计算平台的核心位置，从而获得今天无法获得的性能和效率。”

　　从2014年开始，惠普就在开发原型设备，这是惠普第一次展示可以运行的系统。惠普企业准备将超级计算机放进高端服务器，提供给谷歌、Facebook等科技巨头使用。

　　

　　新计算机利用光子和光传输数据，让处理器可以从大量内存中高速获取数据。在主流PC中，处理过程存在延迟，因为数据需要穿过不同的处理器。“The Machine”计算机不同的处理器可以同时使用内存池，从而大大加快计算速度。

　　惠普宣称：“模拟显示，用内存驱动的计算机执行速度可以比传统计算机快8000倍。”不只如此，新计算机还可以在更小的空间存储更多的数据，它的效率很高，可以减少数据中心需要的空间。

　　惠普企业执行副总裁、总经理安东尼奥•内里（Antonio Neri）认为：“有了这款原型设备，我们可以向世人展示‘内存驱动运算’的潜力，可以为创新打开大门。”

　　现有原型计算机安装了8TB内存，相当于传统服务器的30倍。未来惠普可能会在超级计算机中安装8TB至数百TB的内存。惠普还在开发新内存，名字叫作Memristor，它可以保存所有数据，即使设备关闭也可以保存。惠普准备在2018年至2019年将“The Machine”推向市场，到时它希望Memristor能够为新品做好准备。

　　The machine背后的“大杀器”：忆阻器

　　而惠普的“The Machine”使用一种经过特殊设计的“忆阻器”，兼具内存和硬盘的优点，读写速度快如内存，而断电后也可以像硬盘一样存储数据。惠普通过这个大杀器来将数据的处理和保存集中在这个部件上完成，以此提升效率同时降低能耗。

　　那么这个“忆阻器”又是何方神圣？能给现有的计算机带来怎样的变革？今天小编就和大家一起了解一下这个“大杀器”。

　　什么是忆阻器？

　　忆阻器，全称是记忆电阻（Memristor），从“记忆”两字大约也可以推敲出它的功能来，它是表示磁通与电荷关系的电路器件。忆阻具有电阻的物理量属性，但和电阻不同的是，忆阻器的阻值是由流经它的电荷确定，因此，通过测定忆阻器的阻值，即可知道流经它的电荷量，从而有记忆电荷的作用。

　　用常见的水管来打个比方，电流是通过的水量，而电阻是可缩小或胀大的水管。当水从一个方向流过去，水管会随着水流量增大而越来越粗，这时如果把水流关掉的话，水管的粗细会维持不变；反之当水从相反方向流动时，水管就会越来越细，这样就可以通过记录水管的粗细来记忆水流量，即记住通过电阻的电流量，因此被称为忆阻器。

　　忆阻器的前世今生

　　忆阻器概念最早由时任美国伯克莱大学教授的华裔科学家蔡少棠在1971年提出，他从逻辑和公理的观点指出，自然界应该还存在一个电路元件，它表示磁通与电荷的关系，并发表了《忆阻器：下落不明的电路元件》论文。

　　

　　由于材料方面的阻碍，蔡教授对于忆阻器的研究暂时中止了。直到2008年，惠普实验室以《寻获下落不明的忆阻器》为标题，在《自然》期刊上发表论文，惠普实验室研究人员认为RRAM（阻变随机存储器）就是蔡教授所说的忆阻器，并发现TiO2（二氧化钛）就是忆阻器的可用材料。

　　2014年，惠普着手开始“The Machine”的研发工作，直到今日，惠普推出了“The Machine”的原型机，即忆阻器商用化的开端。

　　在忆阻器的加持下，“The Machine”会有多强大？

　　“The Machine”把原来由内存（RAM）和硬盘承担的存储任务（内存负责临时存储，硬盘负责长期存储）全部交给忆阻器。

　　

　　①将数据保存与处理过程集中到忆阻器中执行，而忆阻器的存取速度可与动态随机存储器（DRAM）相匹敌，可大幅提升计算速度；

　　②忆阻器存储密度有望比硬盘还高，同时体积更小；

　　③数据的保存和处理不需要内存与硬盘之间来回交换，可显著提升效能，同时降低能耗。一个忆阻器的工作量，相当于一枚CPU芯片中十几个晶体管共同产生的效用。

　　根据惠普的仿真测试实验数据，采用忆阻器架构的计算机处理能力是现有机器的6倍，而能耗仅为后者的1.25%，体积则只有10%左右。

　　未来，忆阻器将有可能颠覆我们的生活。

　　当前的动态随机存储器（DRAM，即内存）所面临的最大问题是，当你关闭电源时，动态随机存储器就忘记了那里曾有过什么，所以下次打开电源，你就必须坐在那儿等到所有需要运行的东西都从硬盘装入到内存，而这个过程需要一定的等待时间。

　　

　　忆阻器最简单的应用就是作为阻变随机存储器（RRAM，也可称为非易失性随机存储器），为制造即开型个人电脑和更高能效的计算机铺平了道路，未来我们的个人电脑点击开机键即瞬间启动，处理各种任务将几乎没有等待时间；智能手机在使用数周或更久时间后无需充电，也可以在外观设计方面更轻薄，同时拥有更强大的性能。

　　忆阻器的优势已经展现出其广泛的应用前景，这种基础元器件将从根本上颠覆现有的硅芯片产业。

　　但是如此大的变革在短期内推行也有多种不便：计算机结构的巨变意味着所运行的软件需要重写，忆阻器目前尚无量产的能力，2018年之前基本不可能实现大批量供应。