在今年1月份的消费电子展上,出现了很多双核处理器的智能手机和平板电脑,这意味着计算机向多核时代迈进。
与单核相比,多核可以用更快的速度处理更多的信息指令,因此与之对应的操作系统就应该更强大,更智能。不管是Windows操作系统还是苹果的操作系统,抑或是Linux,它们都是协调应用程序工作的软件。但是,对于成千上万个核的计算机芯片来说,我们就要重新想象操作系统是什么样子了。
日前,麻省理工学院的科学家为多核芯片开发下一代计算机操作系统(FOS),创造出与人体机制类似的反馈和管理机制,确保机器的良好运行。这一研究项目叫做Angstrom,共有19个研究员,它们为多核芯片共同开发出了硬件和软件。
FOS操作系统是用来帮助程序员利用多核开发应用程序,而不必再花费太长时间优化代码,并且FOS多核操作系统拥有更多的自我感知功能。南特·阿格沃(Anant Agarwal)是Angstrom项目的负责人,他表示,这需要两个方面的支撑:要有更好的关于计算机性能的信息;要更多控制由硬件执行的操作。
因此,在Angstrom项目的芯片上有自己的温度计和一些机制,这样操作系统可以判断芯片是否过热或其他问题。但对于FOS操作系统来说,最关键的是基于软件的性能测量,阿格沃将此称为“心跳”。在FOS系统上编写运行程序的编程者可以对程序的性能目标进行选择,比如,一个视频播放器的播放速度按照行业标准时每秒30帧,那么FOS系统会自动翻译这些要求,并在每帧播放时
释放一个简单的信号。如果播放速度低于30帧,FOS则会采取一些计算捷径让它重新回到标准状态。
FOS系统能做的还有,它可以有选择的跳过一些计算步骤,但不改变最终的结果。在麻省理工学院刊发的新闻中说到,如果操作系统能计算出怎样跳过一些步骤,就像人一眼扫过整个房间,它可以节约处理能力,也能让性能增加。另外一些选择包括:开发者可以选择不同的算法来解决一个问题;让操作系统本身根据芯片总的载量来决定使用哪个算法。这就像一个人可以根据房间里噪音大小选择低声细语或者是大声喊叫,同时还要看喉咙的感觉。
然而,在不同的芯片核之间分配资源需要核之间进行交流,这需要更快的方式在一个芯片上进行信息交换,也需要更好的方式连接到储存在芯片上的数据。研究员们找到了解决这些问题的一些方法,比如改进芯片核心之间的通信,考虑用光信号代替电信号去传输数据。
科技博客主斯泰西·合根博塔姆(Stacey Higginbotham)对此发表评论称,本质上讲,Angstrom项目试图解决芯片层面的问题,而这些问题正是谷歌和雅虎扩建成千上万多余服务器时在数据中心层面要解决的问题。
Angstrom项目的参与者除了麻省理工学院的科学家外,还有来自飞思卡尔、马里兰大学和洛克希德马丁等机构的研究人员。 |