未来计算机科学发展的趋势与难点、问题
记 者:计算机科学从诞生的那一天起就和其他的学科有着密不可分的关系,
它有力地促进其他学科的发展,同时也使自己迅速成长。在您看来,未来的计
算机科学的发展趋势如何,它与其他学科之间的关系是否会愈来愈紧密?
李国杰院士:我在看待计算机科学发展趋势时,通常是把它分为三维考虑。
一维是是向"高"的方向。性能越来越高,速度越来越快,主要表现在计算机的
主频越来越高。像前几年我们使用的都是 286、386、主频只有几十兆。90 年
代初,集成电路集成度已达到 100 万门以上,从 VLSI 开始进入 ULSI,即特大
规模集成电路时期。而且由于 RISC 技术的成熟与普及,CPU 性能年增长率由
80 年代的 35%发展到 90 年代的 60%。到后来出现奔腾系列,到现在已出现
了奔腾 4 微处理器,主频达到 2GHz 以上。而且计算机向高的方面发展不仅是
芯片频率的提高,而且是计算机整体性能的提高。一个计算机中可能不只用一
个处理器,而是用几百个几千个处理器,这就是所谓并行处理。也就是说提高
计算机的性能有两个途径:一是提高器件速度,二是并行处理。与前所述,器
件速度通过发明新器件(如量子器件等),采用纳米工艺、片上系统等技术还
可以提高几个数量级。以大规模并行为标志的体系结构的创新与进步是提高计
算机系统性能的另一重要途径。目前世界上性能最高的通用计算机已采用上万
台计算机并行,美国的 ASCI 计划已经完成每秒 12。3 万亿次并行机。目前正
在研制 30 万亿次和 100 万亿次并行计算机。美国另一项计划的目标是 2010
年左右推出每秒一千万亿次并行计算机(Petaops 计算机),其处理机将采
用超导量子器件,每个处理机每秒 100 亿次,共用 10 万个处理机并行。专用
计算机的并行程度比通用机更高。IBM 公司正在研制一台用于计算蛋白质折叠
结构的专用计算机,称做兰色基因(Blue Gene)计算机,一块芯片中就包括
32 个处理机,峰值速度达每秒一千万亿次,计划 2004 年实现。将几千几万台
计算机连结起来构成一台并行机,就如同组织成千上万工人生产一个产品一样,
决不是一件容易的事。并行计算机的关键技术是如何高效率地把大量计算机互