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惠普明年要发布革命性的操作系统“Linux++”到底革命在哪里?

被联想夺走了PC出货世界第一头衔的惠普现在想要弄个大新闻,他们的秘密武器是即将在2015年推出的“The Machine”,一种基于忆阻器(Memristor)的计算机,惠普还将在2015年同步发布一套“革命性”的操作系统“Linux++”,来配合The Machine的工作。

在自家的官方网站上,惠普一连用了好多个“革命”来形容The Machine和Linux++。据说,总共200多人的惠普实验室现在至少有3/4的人投入到了这个项目中,惠普CEO惠特曼已经将它列为公司最重要、优先级最高的项目,颇有“公司成败在此一举”的感觉。那么,问题来了:The Machine和Linux++究竟有多“革命”?

惠普明年要发布革命性的操作系统“Linux++”到底革命在哪里?

The Machine的概念倒不算新鲜,忆阻器(Memristor)概念早在1971年就被提出,但真正将其实用化研究得最深远的,是惠普实验室(HP Lab)。

我们知道,传统的计算机运算单元和数据存储单元是分开的,比如CPU负责运算,内存负责暂存运算的结果,硬盘则负责存储所有数据。但The Machine不同,它的运算、暂存、存储全部都集中到了忆阻器芯片上,忆阻器本质上是一种有记忆功能的非线性电阻,通过控制电流的变化可改变其阻值,如果把高阻值定义为“1”,低阻值定义为“0”,则这种电阻就能和现在的计算机芯片一样实现存储数据的功能。

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当然,忆阻器不止能存储数据,它本身还能进行计算。惠普实验室于2008年在《自然》期刊上发表的名为《寻获下落不明的忆阻器》的论文是这么描述忆阻器的:利用特殊的半导体材料,将忆阻器制成网格状的Crossbar Latch网络,它的每个交叉点间都有开关,整组网格在某些程度上是可以逻辑化的。

在论文中,惠普就已经提到了如何用网格来模拟and、or和not三大逻辑闸,几个网格的组合甚至可以做出加法之类的运算。如果把很多很多个忆阻器放到一起,组建成一个超大的网络,事情就不得了了:这种电路能存储海量数据,同时也能进行复杂的运算,而忆阻器本身对电阻的“记忆”特性可以让电路记住自己的状态,而且随需调整。这是一种完全超越现有计算机逻辑的全新运算体系架构。

忆阻器具有关闭电源后仍记忆数据的能力,应用前景光是想象一下就让人激动不已:手机使用数周或更久而不需充电;电脑开机后立即启动;笔记型电脑在电池耗尽之后很久仍记忆上次使用的信息......和现在普遍使用的闪存相比,忆阻器速度更快,消耗的电力更少,占用的空间也更小。它的运算逻辑甚至和人脑有些像,惠普表示,也许到未来某天,电脑系统能利用忆阻器像人类那样将某种模式(Patterns)记忆与关联。

按照惠普的模拟,即使只用上最原始的第一代忆阻器芯片,一台服务器的性能就能提升6倍。而如果计算能力相同,忆阻器服务器的体积仅为PC服务器的10%,消耗的电力只有1.25%!

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当然,以上只是理想中的状况,目前的现实距离理想还有一些距离。惠普目前面临的最大难点在于,如何将Crossbar Latch网格状的忆阻器芯片制造出来。目前惠普实验室已经研究了多种化合物,比较有前途的是二氧化钛(TiO?)材料。但从惠普公布的一些照片来看,目前制造出来的忆阻器芯片还相当原始:

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这些忆阻器芯片来自一块300mm的晶圆,从开孔率来看,试验品的空间利用率明显不足

惠普计划在2016年公开The Machine的原型机,但为了让研究人员和程序员提前知道The Machine如何工作,惠普将于明年发布Linux++操作系统。Linux++可以模拟The Machine硬件设计的软件和其它工具将允许程序员测试代码。在更远的未来,等到The Machine成熟,Linux++最终将会被全新设计的操作系统Carbon所替代。

Linux++操作系统的问世时间锁定在了2015年6月,届时The Machine也会有更多细节透浮出水面。传说中要革PC命的忆阻器究竟有多革命,各位半年后走着瞧吧。