计算机系统结构现状与发展

无所不在的计算Pervasive Computing 计算机发展的特点： 1. 无所不在的含有 智能的小装置； 2. 支持服务的后台 巨型计算机 将来的处理技术 量子计算(最令人鼓舞的进展) 光计算(目前状况，速度快，集成度低) 生物计算(DNA计算机，起步阶段) 存储的前沿 半导体存储：RAM, ROM, FLASH 的高速发展 目前硬盘存储： 100GB 2万转/分 实验室水平： 一道一G PC机的主流硬盘 容量增加2,000倍 10MB 100MB 500MB 4GB 10GB 20GB 存储前沿(续) 光存储：CD-ROM，DVD，MO 近场光记录，全息存储 数字化信息的增长趋势 爆炸性增长(主要爆发点：多媒体，Internet)---- 容量需求 不断的增长----可扩展性需求 Wireless Online Video E-Commerce Customer Mgmt. D A T A Data Analysis EnterpriseApplications Client/Server 70’s80’s90’s00’s10’s Basic Accounting Explosion in Data Volumes 数据信息爆炸式增长 典型的存储容量需求挑战 网站多媒体, X on Demand 数字化XX:数字化流域， 数字化城市，数字化地球…... 电子商务 虚拟现实 人类基因库 从现在起的18个月内,新的存储量等于有史以来老的存储量之和! ———1998年图灵奖获得者Jim Gray 性能：瓶颈的转移 应用的转移 CPU瓶颈 70年代 90年代 网络瓶颈 80年代 内存瓶颈 00年代 海量存储瓶颈 共享处理机 共享存储器里的数据 Make the common case fast! 网站的存储：几十万用户同时点击到一个站点去获得海量存储系统中的信息。 WWW: world wide web 变为world wide wait 数据是最宝贵的财富 对很多领域，数据是比硬件设备宝贵得多的资源: 银行、电信、保险、电子商务、网站、企业信息……… 信息安全(数据备份，灾难恢复) 现有的存储体系结构 Direct attatched storage(DAS)直连存储 Centralized storage 集中式存储 Network-attatched storage(NAS) 附网存储 Storage area networks(SANs) 存域网 Direct－attached storage(DAS)直连存储结构图 Centralized storage集中式存储结构图 Network-Attached storage(NAS)附网存储结构图 Storage Area Networks(SAN)存域网结构图 SAN的构成 IBM SUN SymmetrixStorage Hub S10/L10 Switch F16 Integrated Management HP JBOD’s & Arrays TapeLibraries NT Bridge FC4/2 High Speed Network HPUX Servers Servers SAN StorageDevices FC10 FC30 12H MC256 HP EQUATION ARCHITECTURE HP SureSpan 传输前沿 宽带网络 主干网已完全光纤化(传输容量10-100Tbps，路由交换10G-1Tbps) 接入网的瓶颈正在攻克(xDSL, ISDN,Cable modem,FTTH) (Internet movie) 无线网方兴未艾(视频手机，移动计算，Bluetooth技术) 不同的应用对计算机的要求是很不一样的 科学计算：浮点性能 商业应用：事务处理能力 网络服务：响应时间、传输能力 通用机：综合性能 不同的应用要用不同类型和不同系统结构的计算机 应用层次 软件前沿 1.以INTERNET为平台的软件 Microsoft .NET , I软件(Internet Inside) JAVA, GRID 2.智能软件 智能人机界面(语音识别、自然语言理解、手势识别) 3.多媒体与虚拟现实软件 多媒体表达，多媒体查询，VR互动 “be there”—三维全息实体显示 系统结构未来几年的热点 移动多媒体计算 1。无所不在的小装置 2。强大的后台支持结构 小结 哲学层次：数字与信息的关系 科学层次：后图灵原理，认识“bit”强大的力量 工程层次：系统结构研究的内容 如何设计高性能的计算