漫谈个人电脑的未来

我有幸赶上摩尔定律的末班车,个人电脑的算力飞速发展。今天,即使一台几百元的二手电脑也拥有不错的性能。随着摩尔定律的渐渐失效,芯片巨人也在放慢脚步,近年来,个人电...


我有幸赶上摩尔定律的末班车,个人电脑的算力飞速发展。今天,即使一台几百元的二手电脑也拥有不错的性能。随着摩尔定律的渐渐失效,芯片巨人也在放慢脚步,近年来,个人电脑的性能也没有以前那么蓬勃发展了。

我认为这是一种短暂的平缓发展阶段,未来的个人电脑性能一定还会加速发展,最终会让个人算力趋于无限的状态。

★欲望推动计算机不断发展

有个成语叫做欲壑难填,只要人类有欲望,计算机就会往更高性能的方向发展,试问谁会拒绝无限算力的计算机呢?这里的无限不一定是指真正的无限,只是表明一种趋势,说明计算机会越来越快,也有可能等到我们这一代人都挂掉,计算机的性能还是没什么大的进步。

★个人需要多大算力的电脑?

现在的顶级个人电脑你觉得已经很快了,但十年前你也是这么认为的,事实是硬件升级带来的高性能很快就会被需求榨干。

从目前的情况来说,像VR游戏、直播、视频处理和加密货币等都对电脑性能有更高的要求。现在很多大公司都在发展云计算,这种所谓的云计算很像几十年前的大型机,它们都掌握在大公司和大机构手里,我梦想有一天个人也能拥有这样的算力。

因此,在预算充足的情况下,人们应该购买当下顶级配置的电脑,这样做更省时间。当然,也有很多大神欲望较低,或者说预算有限,想要了解次一级的需求和性能的关系,请看。

★短期发展态势

现在的超级计算机只是把个人电脑的配件堆砌起来,让它的性能超过一般的个人电脑,现在个人电脑也在往大型化的方向发展。

8700K和7700K的核心面积

上图是8700K和7700K开盖后的图片,我们看到8700K比7700K的核心面积大了一些。

AMD EPYCCPU (Zen架构)

AMD EPYCCPU (Zen2架构)

上面两张图是AMD EPYC CPU,它的核心面积也越来越大了。

双CPU主板

服务器很早就有双CPU的主板了,但是这种规格一直没能在个人电脑上流行起来,也许现在是一个机会。

早在2000年,3DFX就推出了第一款双核心显卡、也是最出名的双核心显卡。凭借深入人心、大获成功的SLI技术,3DFX成功的将两颗VSA-100芯片集成在一张显卡上——3DFX Voodoo 5500:

虽然很早就有双核心显卡,但是并没有成为主流,回顾英伟达近十年的显卡,有些是双核心,有些又是单核心,像2018年最新的RTX 2080 Ti就是单核心的。

NVIDIAGeForceRTX 2080 Ti

显卡的电路板尺寸都挺大的,这么大的位置已经够给厂商折腾了,也许不久后它们就会升级到双核,甚至四核。

三星32GB单条DDR4 SoDIMM内存

三星全球首秀单条256GBDDR4内存

双路CPU主板的内存插槽

从上面的三张图片可以看到,内存颗粒的密度越来越大,内存插槽也越来越多。

在个人电脑领域,有机械硬盘和固态硬盘,现在人们往往会用固态硬盘作为主硬盘,用来加载操作系统和常用的软件;机械硬盘则用来做仓库,用来储存大容量的数据(例如视频)。

SSD和HDD对比

属性或特征

连续读写速度

消费级:200 -2500 MB/s

企业级:几GB/s

容量单价

30美分/GB

2-3美分/GB

存储容量

虽然固态硬盘的读写速度远胜于机械硬盘,但是它的容量单价比HDD高得多。2018年11月,希捷说2025年可以造出100TB的机械硬盘,HDD将会走上以超大容量取胜的道路。这样看来,SSD和HDD会在很长一段时间内并存。

除了SSD和HDD,事实上,有许多数据就是用磁带存储的,包括基础科学数据,比如粒子物理学、射电天文学、人类文化遗产、国家档案、重要电影、银行、保险、石油勘探等数据。

磁带其实早就出现了,磁带技术没有停止前进的步伐,完全相反,就像硬盘和晶体管一样,在过去几十年里,磁带技术进步神速,而且它在未来几十年也不会消亡。

之所以断言磁带会有很长的生命力,主要出于一个原因:便宜。事实上,磁带越来越便宜。同样大的数据,如果用硬盘存储,成本是磁带的6倍,所以你会发现,凡是需要存储大量数据的地方,都会用到磁带。

惠普MSL2024存储磁带库(¥15500.00)

既然磁带存储这么便宜,为何在消费市场看不到磁带呢?磁带虽然便宜,但是用来读写磁带的驱动器很贵,入门级的磁带驱动器就要上万元。因此,一般只有那些大机构才会选择磁带存储。

按照以上这种发展趋势,主板、机箱、电源和散热器的尺寸也会相应增大,主板、电源和散热器应该都不能兼容了,现在挑个大点的机箱也许有点用,最好支持EATX主板的。

★未来的方向

关于更长远的计算机发展,相信你已经听过量子计算机了。这玩意几十年前就提出来了,据说比现在的经典计算机要快N倍。但是,迄今为止,无论是公立研究机构或大学的研究团队或个人,还是公司资助的研究团队或个人,均没有实现与传统计算机有区别的所谓量子计算。

在存储方面,有两个比较吓人的技术叫做液态硬盘和DNA硬盘。一汤匙(约14.8毫升)含有3%的12颗粒存储团的溶液的液态硬盘可以存储1TB的数据,而DNA生物硬盘每克存储215PB数据,并且千年不坏。当然,这两种技术都是理论上的,不知道什么时候才能变成普及。

关于这些高大上的计算名词,我引用计算机科学家Snepscheut的名言:在理论上, 理论和实践是没有差异的; 但在实践中, 是有的。所以,我们意淫一下就好了,现在这些东西没什么实际意义。

★胡思乱想

网速是跟随着电脑性能发展的东西,只要电脑的性能变强,特别是存储容量变大,网络速度也要跟上才行。

2014年10月,荷兰埃因霍温理工大学和中佛罗里达大学的研究人员使用多模态光纤线路,达到了约32TB/s的速度,32TB/s大概就是互联网在高峰时段流量的总和。

AWS Snowmobile

因为现在光纤的速度赶不上数据增长的速度,所以亚马逊专门造卡车来运数据。

无限的算力需要搭配无限的能源。现在人类的卡尔达肖夫指数尚未达到I型文明,加装几台空调、挖几个加密货币和造几台电动车就让人类有能源危机的感觉了。

卡尔达肖夫指数的能源消耗估计三种类型文明的定义

现在比较实际的无限能源项目叫做可控核聚变,但又是一个不知道什么时候才能实现的东西,网友调侃说:“人类距离可控核聚变,永远只有五十年,就如同我们永远处在生物学的世纪。

尼古拉·特斯拉

特斯拉挂掉后,美帝把他的手稿藏起来了,也许自由能源早就被特斯拉实现了,现在美帝在一点点挤牙膏,把全球的屁民耍得团团转,谁知道呢?

人类使用的能源越多,所带来的副作用也越多。由于环境问题,当前人类准备转向可再生能源,但是谁又能预测可再生能源以后会对自然界造成什么影响呢?好像大家都不太关心这一点,这里也不再谈论,我们现在可以看到人类只想要更多的能源。

总的来说,计算机会越来越快!但是如果能源产业和相关的计算机技术没有突破,那么计算机的发展速度也会随之变缓。