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重庆三峡职业学院“专业大百科”系列报道⑨

2019-03-21 10:18:56 八八生活网 浏览28188

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  让内存干CPU的活儿 这项技术将芯片运行速度提升百倍

  实习记者 于紫月

  近日,美国普林斯顿大学研究人员推出了一款新型计算机芯片,其运行速度是传统芯片的百倍。有媒体称其采用了“内存计算”技术,使计算效率得到大幅提升。

  这一神奇的技术到底是什么?它为何能显著提高芯片性能?科技日报记者就此采访了相关专家。

  高度集成,把计算与存储功能合二为一

  对于我们常用的计算机来说,存储器可分为内部存储器和外部存储器。内部存储器,即“内存”,是电脑的主存储器。它的存取速度快,但只能储存临时或少量的数据和程序。

  外部存储器,通常被称为“外存”,它包括硬盘、软盘、光盘、U盘等,通常可永久存储大量数据,如操作系统、应用程序等。当运行某一程序时,处理器(CPU)会先从内存中读取数据,而后将一部分结果写入内存,并选择性地将另一部分结果写入外存进行永久保存。

  也就是说,通常情况下,内存只能存储少量数据,计算机中大部分数据都“住”在外存。当CPU运行程序时就需要调取数据,若调取“住”在内存的数据,则用时较少;若调取“住”在外存的数据,则可能要费些周折。

  因此科学家就想,能否把数据都存在内存里呢?于是,内存计算技术出现了。

  “内存计算技术是伴随着大数据处理技术的兴起而兴盛起来的。在处理大数据过程中,由于数据量极大,处理数据时频繁访问硬盘这些外存会降低运算速度。随着大容量内存技术的兴起,专家开始提出在初始阶段就把数据全部加载到内存中,而后可直接把数据从内存中调取出来,再由处理器进行计算。这样可以省去外存与内存之间的数据调入/调出过程,从而大大提升计算速度。”北京航空航天大学计算机学院教授、中德联合软件研究所所长刘轶告诉科技日报记者。

  “但普林斯顿大学研发团队采用的‘内存计算’技术与上述概念中所指的内存计算并不完全相同。”刘轶说,普林斯顿大学所采用的技术其实是PIM(Process in-memory),通常被翻译为“存内计算”“存算一体”或“计算存储一体化”。

  “PIM技术是指直接在内存中处理数据,而不是把数据从内存读取到处理器中进行处理。”刘轶指出,PIM的技术概念在1990年就已被提出,虽然相关研究论文早已发表出来,但相关技术始终难以落地。

  刘轶认为“难落地”的主要原因在于,PIM技术尚难以达到传统计算机冯?诺依曼结构的灵活性和通用性水平。“目前,学界所提出的PIM技术,只能做某些类别的应用,难以实现灵活编程。”他说。

  可解决“存储墙”问题,大幅提升性能

  在刘轶看来,PIM技术的重要价值在于,其能解决传统计算机结构存在的“存储墙”问题。传统计算机采用的冯?诺依曼结构,需要CPU从内存中取出指令并且执行,某些指令又需要从内存读取数据进行处理,再将结果写回内存。由于处理器所执行的程序和待处理的数据都被存在内存中,这样处理器在运行过程中需要频繁访问内存。随着微电子技术的发展,处理器性能的进步速度逐渐快于内存性能。

  近30年来,处理器性能每年提升55%,而内存访问速度每年仅提升7%。这使得处理器的处理速度远远快于内存的读取速度,直接导致了“存储墙”的出现,严重拖慢了程序执行速度。

  “这好比一个人消化能力很强,饭桌上也有很多食物,但这个人的嗓子眼儿很细,咽不下去。这就使得强大的消化能力‘无用武之地’,也限制了这个人吃东西的速度。”刘轶说。

  “近年来深度学习等新型算法的兴起,对推倒‘存储墙’提出了更迫切的需求。”刘轶指出,新型算法访问内存的模式跟传统模式不太相同,刷脸、图片识别、机器翻译等新型算法往往以类似于人脑的方式实现对复杂数据的处理。由于这类算法涉及的神经元数量多、训练样本量大,这导致在通用计算机上进行深度学习计算的效率比较低。

  为了提高效率,科研人员开发了各种加速部件和专用的深度学习处理器,前者的典型代表是图形处理器(GPU),后者的典型代表有谷歌公司的张量处理器(TPU)、国内的寒武纪处理器等。

  “CPU、GPU等处理器通过总线与内存相连,总线的传输速度决定了计算的效率。”中国自动化学会混合智能专业委员会副主任、复旦大学计算机学院教授张军平告诉科技日报记者,人们正在尝试通过改进,减少数据在总线上的传输次数,提高计算效率。例如,科研人员让CPU具备部分的GPU功能,或使GPU具备一些CPU的功能等。

  刘轶表示,上述改进措施仍然属于冯?诺依曼结构,不能从根本上解决“存储墙”问题。相比之下,PIM技术在解决“存储墙”问题上更具优势。首先,它的计算模式更适合深度学习等新型计算模式;其次,PIM技术避免了冯?诺依曼结构处理器频繁访问内存这一问题,减少了数据传输次数,降低了功耗。

  具有发展潜力,但尚难取代通用处理器

  记者通过查阅资料发现,PIM技术应用最大的难点在于制造工艺。

  PIM技术需要利用先进的半导体工艺将处理器和存储器集成在同一芯片内,使之通过片上网络相互连接。但由于目前处理器与存储器的制造工艺不同,若要在处理器上实现存储器的功能,则可能会降低存储器的存储密度;若要在存储器上实现处理器的功能,则可能会影响处理器的运行速度。

  张军平指出,现阶段内存本身不具备计算功能,因此若想实现内存计算或PIM技术都需要对内存进行重新设计。

  “普林斯顿大学不是专业的芯片公司,其推出的新型芯片可能只是一种技术上的探索,离真正的产业化应用还有相当长的距离。”张军平认为,随着固态硬盘等技术的发展,如果硬盘读写速度足以媲美内存,内存与外存可能被集成为新型大容量高速存储器。未来最理想的情况是,CPU、GPU等多种处理器与大容量高速存储器实现一体化高度集成。

  刘轶强调,普林斯顿大学设计的这种处理器是一种专用处理器,它只针对深度学习应用,无法取代传统的通用处理器。

  “正如华为、苹果等公司推出的高端手机上大多配置了深度学习处理器,但只作为附属部件,核心的计算和处理仍然由通用处理器来完成,只是把特定的任务和计算模块交由深度学习处理器来进行计算,而且是在通用处理器的控制之下完成的。”刘轶说。

  “短期来看,PIM技术只能被用于特定类别的应用场景,难以取代通用处理器。”刘轶认为,从长远来看,如果半导体材料和器件技术无法取得突破,集成电路的摩尔定律将在不久的未来失效,即集成电路芯片内的晶体管数量将停止增长。这会对传统的计算机系统结构乃至计算机硬件和软件产业造成巨大的影响,由此也很可能引发重大的技术变革。当新的计算结构出现时,高度集成化的系统可能会对PIM技术有更多需求,但该技术能否成为主流仍有待观察。

“小姐,这龙抄手的味道也是蛮好的,您要是觉得烧麦皮硬,那就多吃上些龙抄手吧,要不小莲给您点上一碗清粥可好?”身穿青绿衣衫的柔美少女跟着说道。琼华派掌门单瑶,道“嗯,你就是独远,今日孤月你是休想带走!”

  【娱情观察】

  画家叶永青被指抄袭一事已经持续发酵了半个多月,直到昨天,作为当事人的叶永青才终于发表一份所谓的公开信。但读罢此信,却让人感觉到很不舒服,首先通篇没有对是否涉嫌抄袭给予一个明确的态度,甚至能从中隐隐看到些许矫情与傲慢,以及对此事件所采用的“迂回战术”DD避重就轻,顾左右而言他。其本人在对西尔万的指责表现出“震惊”的同时,竟反过来埋怨西尔万没有见他,不领他千里迢迢赶赴布鲁塞尔的这份“诚意”,并责怪媒体和公众一直以来的质疑与批评。不但如此,还率先拿起了法律武器捍卫起自己。这可能也是大家始料未及的地方,但不得不说,这样倒打一耙、恶人先告状的行为,实在让人大跌眼镜。

  其实是否被定性为抄袭,以及抄袭与挪用、借鉴等问题的界限,前段时间学界都已经讨论过了,也几乎一致地认为无论是从风格上,还是一些细节、元素上,尤其是带有标志性的一些符号,如叉、点、鸟、树、飞机、红十字架,以及使用的颜色等,叶永青的作品与西尔万的都十分相像,况且在叶的作品里也并没有出现所谓新的语境、新的语言表达范式,以及新的思想、观点、主张等,所以由此可以判定,叶的那些作品的确有抄袭嫌疑。但叶方自始至终都不予承认,甚至在前些天,他的代理画廊负责人李某还在微信里表达出了十分强硬的态度DD“绝不道歉!”笔者不禁要问,这难道就是在此封公开信里所提到的“小女和画廊的朋友发邮件联系西尔万”的结果?是谁在众目睽睽之下,给了他们如此“理直气壮”的底气?

  其实对于此事件,无论是西尔万本人的指责,还是媒体的曝光,以及公众随后的反应都没有错。既然叶永青在公开信中明确否认比利时画家西尔万的指控,感觉自己被冤枉了,那么就更应该尽快拿出充分的证据,无论在学术层面,还是在艺理、艺创等层面,都要予以积极澄清,也更应该向媒体、向公众及早说明真相,而不是“避开一切喧天的舆论和多方的争议解读”,采取“赶赴布鲁塞尔”,选择和西尔万直接联系、见面、交流,这种做法本身就存在问题,就不是真正解决事情的正确态度与合理方式,甚至毫不客气地讲,这无异于是对媒体监督、公众质疑,以及专家分析等的无视和公然挑衅。所以叶的行为一点也不像他自己讲得那样显得“更诚恳、更文明、更理性”,相反,倒让人觉得更虚伪、更阴暗、更有失理性,也难免会给人以“私了”“私下和解”等的猜测和怀疑。不过退一步讲,即便真的私下取得和解,抑或通过法律手段来处理,不管其最终结果如何,也都是“赢了面子,输了里子”的事情,其今后的艺术之路注定不会再被外界看好。

  另外,此次涉嫌抄袭事件,从一开始就已经不再是一般意义上的抄袭事件。虽然在我国现当代艺术领域,抄袭行为时有发生,但没有哪一次有这么严重,也没有哪一次产生过这么大的反响,不仅时间跨度长(被指控抄袭30年之久),而且区域跨度大(从中国到比利时),其中的确涉及了跨国抄袭、国际影响,所以对此次事件,作为当事人,这一点是不能不考虑的问题,处理不好,很有可能会波及中国文化输出的对外形象,以及名誉度是否受损等的问题。

  这绝非夸大其词、危言耸听。就目前而言,国际社会,至少是比利时等部分欧美国家,应该都在观看着中国对此事件的态度。那么,作为当事人,就更应该予以及时回应,而不是以一种自以为是的方式选择沉默、故意拖延或通过其他不恰当的途径来解决。至于其所在单位四川美术学院,至今距3月7日发表调查声明也已经过去十多天了,想必对此事也该有个结果了吧?不能仅仅发表一个声明就万事大吉,将问题和责任搪塞过去,那“学校高度重视,正开展核查,一经查实、绝不姑息”的信誓旦旦岂不等于一句空话?

  此外,也希望当事人不要动辄就以所谓尊重法律、保障人权等的名义来偷换概念、混淆视听,更不能以此来试图威胁、吓唬那些对此事件提出质疑、批评的媒体和公众。在此次事件上,没有谁凌驾于法律之上,他们都是在法律许可的范围内所进行的讨论。况且作为所谓艺术界的公众人物,也理应允许公众这样做,这份胸襟和度量还是要有的,否则才真是不尊重法律和人权的体现。

  其实对此次事件,笔者认为还是应该回到根本上来,回到涉嫌抄袭这一行为本身,即作品到底有没有抄袭,究竟承不承认抄袭,这是个“有没有闯红灯”的问题,而不是“他闯了不对,我闯了就对”的问题,也根本不存在当事人所说的“误会”或者纠纷等环节,抄了就是抄了,没抄就是没抄。对于这一点,正如批评家栗宪庭所说:“抄袭是个道德问题,没有艺术上的问题可以谈。”以及批评家闻松和朱其所言:“纵观叶永青抄袭事件,主要谈论的不是艺术高下问题,而是抄袭的道德底线和行业操守问题。”“不但不道歉,还要反咬别人不见他,近乎无耻了!谈问题避重就轻,核心的剽窃问题却一字不提!”

  所以,创作上有没有抄袭,当事人承不承认,这才是公众目前最关心的一个问题。而当事人要公开给媒体、给公众,以及给西尔万本人交代清楚的,首先也正是这样一个问题。至于从中是否牟取暴利,以及走不走法律程序、法律最后如何裁决等事宜,则是后续的事情,当事人现在要做的,就是对涉嫌抄袭有一个明确的态度,做出合理的交代与解释,而不是想方设法去回避,否则无论是媒体、公众,还是西尔万本人,都很难以接受。

  □王进玉(中国文艺评论家协会会员)

“怎么着?王兄没吃过这两脚狗肉,又怎会知道其又臊又柴还有股怪味的?莫非是把上次那只两脚老狗吃了?那自然是又臊又柴骨头多,难吃得很,哈哈哈。就在下一刻,裂谷绽放出极为炽盛的光芒,整片天地都陷入了极光的笼罩之中,乱发人骇然变色,姜遇抱着玉石俱焚的信念引爆了真龙虚影,赌这一次可以将他击杀。“这你就不懂了,虚空学府是什么地方,那可是我们南域最顶尖的学府,招收弟子,完全就是按照天分和实力来招收的!”


编辑:罗性萍
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右边的羊 来自山东省泰安市 05分钟前
只要是人家的文物,我们一定要还给人家,没有人可以从别人的国家抢走人家的文物摆在自己国家的博物馆,说是帮人家保管,其实是想据为己有,这是可耻的行为!
李承霖buddy 来自辽宁省凌海市 12分钟前
支持,只有这样较真的消费者多了,才会越来越好。
Y哎呦Y 来自新疆乌鲁木齐市 13分钟前
小妞,给大爷笑一个,不笑,那大爷给你笑一个。
我是一只贝贝羊 来自广东省雷州市 14分钟前
春风不度狱门关。[微风][微风][微风]
_李谷 来自陕西省韩城市 17分钟前
准确的说,我是一个演员。你可以叫我“跑龙套的”,但不可以前面不要加"死”字!
缘来你来在 来自福建省武夷山市 18分钟前
不知道从什么时候开始,在什么东西上面都有个日期,秋刀鱼会过期,肉罐头会过期,连保鲜纸都会过期,我开始怀疑,在这个世界上,还有什么东西是不会过期的?