(文章來源:科技連線中)
首先我們要定義,運算器:arithmetic unit,計算機中執行各種算術和邏輯運算操作的部件。運算器的基本操作包括加、減、乘、除四則運算,與、或、非、異或等邏輯操作,以及移位、比較和傳送等操作,亦稱算術邏輯部件(ALU)(百度百科)
簡單點,也就是邏輯電路“門”的組合體,以硬件的方式編譯各種晶體管,起到我們數學或邏輯運算的基本單位,每個計算機包含了各種各樣的邏輯運算基本單元。由這些基礎單位再編譯組成一個個的運算器。
(可看成一個芯片上集成更多的“電腦整體”,由這些電腦再組合成“超級計算機”,再由這些超級計算機組合成一個整體CPU)所謂的更新換代就這么簡單。幾十年前的超級計算機為什么沒有當前的一個小小芯片運算效率、速度快,也就是因為這個芯片比以前的超級計算機安裝了更多的運算器,更高效的運行。
這就是運算器成為計算機核心的根本原因,影響我們運算器速度的因素有哪些?1、計算機運算速度,就是我們每秒計算機執行多少條計算。由時鐘頻率決定(當前瓶頸不好突破)。
2、有多少個相同類型的運算器組成,并行計算可成倍增加我們運算器速度。(一個運算單位,一秒鐘一次運算,如果一個運算器有128個運算單位,那么一秒理論上可以運算128次)。
3、計算機字長,每個運算器,一次運算多少位的數。(當前一般計算機都是64位或成倍以上的位數)道理一樣,隨著位數提高,理論上計算速度也是成倍地提高。(前提是,計算數據要超過位數,不能都是1+1,那速度一樣)
4、計算機架構問題。隨著運算器集成度越來越高,我們需要更多控制單元來解決每一個運算器與其他設備的高效溝通問題。(這本來是超級計算機的問題,但隨著計算集成度的幾何倍提高,當前我們普通計算機也碰到了這個鴻溝,而超級計算機在突破并行計算能力)
其實,運算器的位數成倍提高,相應的運算器的基本單元復雜程度也在提高(對應的芯片編譯器也會倍數的提高,而更新換代)對我們當前普通計算機來講:運算器的多少、運算器的架構效率如何(通過指令集(控制器的超級公路版)可以提高運算效率),直接影響了我們計算機的速率。
對超級計算機來講:字符長度與數學模型直接影響計算機的執行效率(幾何倍數的區別),當然對于需要并行計算的數據來講,并行架構問題或許才是最大的瓶頸(從一到十與從十到百,不是那么容易解決的)也是為什么“量子計算機”非常重要的原因,因為對于它來講從一到十與從萬到十萬一樣,都是幾何倍數的提升。
其實光子計算機也是可以解決的,雖然不是幾何倍數的提升,但是是可以很好解決并行計算問題提升潛力的。(直接追求“量子計算機”運算器的突破,可以并行追求用光子代替電子來制作運算器用來解決并行計算問題)。
(責任編輯:fqj)
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