强力变形电源处理器 - 彭博社

即使按照德克萨斯州的标准，两位德克萨斯研究人员——道格拉斯·C·伯杰和斯蒂芬·W·凯克勒的说法也显得有些夸张。“我们正在重新发明计算机，”凯克勒声称。

不过，看看他们的支持者，就会消除一些怀疑。IBM（IBM）正在与这两位德克萨斯大学的计算机科学家密切合作。而五角大楼的国防高级研究计划局在2001年向他们提供了1100万美元的开发资金。现在，IBM正准备制造他们概念的第一个原型，这是一种全新的计算机脑芯片。如果它能实现伯杰和凯克勒所承诺的，高科技专家们打赌这将催生出一系列来自IBM的新超级芯片——能够每秒进行一万亿次计算的芯片。

如此惊人的速度本身就令人惊叹；这大约相当于1997年一台5000万美元超级计算机的性能。但更令人印象深刻的是，这款芯片能够实时重新连接自身电路——这一壮举被称为可重构计算。凭借这项技术，未来的苹果电脑（AAPL）可能会重新调整其PowerPC芯片的电路，然后运行为英特尔（INTC）公司的微处理器编写的软件。或者，一款iPod音乐播放器可以变成一台手持计算机——或者检测到来电并转变为手机。

IBM 并不是唯一一家追逐变形半导体的芯片制造商。几乎每个主要的逻辑芯片供应商都在研究这种概念，包括惠普（HPQ ）、英特尔、NEC（NIPNY ）、飞利浦电子（PHG ）和德州仪器（TXN ）。还有十几个初创公司也在这场竞争中，包括 Velogix、picoChip Designs 和 MathStar。

为处理器奠定新的基础至关重要，因为通过增加更多晶体管来提升性能的传统方法已经走到了尽头。或者说，它正面临着蒸汽的困扰——过多的热量。到 2008 年，芯片的电路线将变得如此纤细，以至于一个先进的微处理器可能会有大约 20 英里的细小电线。推动信号通过如此长电路所需的电力可能会产生足够的热量来融化这些电线。

避免这种情况的一种方法是将每块硅片切割成两个或多个具有更短电路的处理器。先进微设备（AMD ）公司已经在这样做。英特尔即将推出的“双核”芯片将进一步利用这种方法，采用一种称为 Vanderpool 技术的方案。这些芯片可以同时启动两个不同的操作系统——比如 Windows XP 和 Linux——每个系统运行不同的软件应用程序。

智能控制台

索尼（SNE ）公司的 PlayStation 3 视频游戏控制台，预计将在今年晚些时候进入日本市场，将包含九个处理器：一个 PowerPC 负责管理八个更简单的处理器。这个名为 Cell 的多核芯片是由 IBM、索尼和东芝（TOSBF ）共同开发的。索尼声称 Cell 将使 PlayStation 3 的性能与深蓝（Deep Blue）相当，深蓝是 IBM 的一台计算机，在 1997 年击败了国际象棋冠军加里·卡斯帕罗夫。东芝公司则设想 Cell 将为新一代“智能”高清电视和其他消费电子产品铺路。

单元具有另一种可重构性。每个硅片上都镶嵌着数千个所谓的eFuse。如果芯片的看门狗电路检测到故障，它将通过熔断其中一个保险丝来断开该部分，然后调用保留的备用电路。

IBM的Power5芯片也具有这项技术。对于IBM来说，eFuse具有经济效益：IBM可以生产大量相同的芯片，然后熔断保险丝以根据特定市场进行调整。“图形处理器在IBM计算机中必须以一种方式配置，而在Macintosh中则以另一种方式配置，”eFuse技术的工程师和共同发明人Subramanian Iyer指出。“以前，我们必须制造两种不同的芯片，并尝试预测每种芯片需要多少。现在，我们只需制造一种芯片。”

就灵活性而言，目前可重构性的冠军是现场可编程门阵列（FPGA）。可以将FPGA视为一个带有硅交通信号灯的电线网格，每个交叉口都有信号灯。特殊的控制指令调整停止和前进的信号灯，引导电子信号沿特定路径传输。这个过程可以每秒数千次映射新电路的锯齿形路径。因此，芯片可以为程序中每个连续步骤创建自定义电路。

最终，这些芯片可能会将任何电子设备变成“一个大众市场中的个体，”Xilinx（XLNX）Inc.的首席技术官Ivo Bolsens在加利福尼亚州圣荷西表示。“假设你买了一个新的遥控器，”他说。“它开始时是空的。但当你把它带回家时，它会识别你拥有的所有系统——你的电视机的品牌和型号，你的DVD播放器，你的立体声——并自我定制以发送正确的信号。”

恶魔般的编程

虽然消费者产品的这种可重构性仍然是未来的事情，但FPGA正在进入大型计算机。去年二月，超级计算机先驱Cray（CRAYE）公司报告了其紧凑新系统Cray XD1的显著成果。它由每块主板上都有一个AMD芯片和六个FPGA构成。为了破解密码，FPGA的速度提升了1000倍。但这并不常见，Cray的首席技术官Steven L. Scott承认。更典型的结果来自于对石油公司地震数据的地质建模。在这方面，XD1的速度是15倍到100倍更快。

不幸的是，编写重新连接FPGA的程序既困难又耗时。但几所学术机构正在努力简化这项工作。例如，俄亥俄超级计算中心正在组建一个可混合搭配的软件模块库。

在德克萨斯州出现的芯片编程不会那么麻烦，Burger说，因为该芯片的设计正是为了简化任务。部分原因是采用了多个预配置的核心用于常见逻辑操作，因此交通交换机只需将信号转发到适当的核心。

Burger认为，向可重构芯片的过渡将延续到下一个十年。但索尼首席技术官Tsugio Makimoto预测，转折点将是2007年。从那时起，他预计自适应芯片将成为新产品设计工作的常态。

计算机愿景家相信，可重构性将帮助迎来数字进化的下一个飞跃：无处不在的计算。届时，您在家中或办公室触摸的几乎所有东西都将包含了解您及您的偏好的芯片——并且可以无线与附近的芯片进行通信。为了迎接这个新时代，英特尔计划推出一款多核芯片，不仅控制个人电脑，还控制电视、家电和复印机。而无线网络芯片或核心则不在乎这些喋喋不休的信号是通过蓝牙还是Wi-Fi——这两种不同的无线标准。它只会适应空气中的任何信号。

这一切将如何实现仍然不确定。当前的变形技术可能会被一些新的突破所击败，例如惠普公司正在研发的类似FPGA的网格，它将用便宜的导电塑料替代硅。但在芯片专家中，最终收益的愿景出奇的一致。家中、办公室和汽车中的所有智能设备都相互连接，没有任何产品会因工厂安装的芯片而停滞不前。通过变色龙芯片，无论创新的步伐多么疯狂，甚至硬件升级也将仅需下载即可。

作者：奥蒂斯·波特，纽约