hpc相关新技术的发展及应用

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1、HPC相关新技术的发展及应用

2、第1内容显示中摘要：介绍了与ＨＰＣ发展相关的新技术，这些技术主要集中在ＨＰＣ的无线收发、用户认证、信息输入输出等方面，这些技术在ＨＰＣ上的应用，使之成为可以满足多种需求，面向大众的手持数字终端。用户可以通过简明易用的人机交互接口接收ＷＡＰ服务，进行ＧＰＳ定位，开展网上交易，与其他数字设备进行数据的交换和同步等。结合正在从事的ＨＰＣ开发项目分析了ＨＰＣ基于这些技术的发展方向，并提出初步解决方案。随着无线通信和芯片技术的快速发展，ＨＰＣ（手持电脑、掌上电脑）等微型个人数字设备的发展日新月异。现阶段各种ＨＰＣ的功能基本都趋于相同，那么下

3、阶段ＨＰＣ会在哪些方面有所创新和突破呢？本文将结合正在从事的ＨＰＣ开发项目对此问题做一探讨，并介绍与ＨＰＣ发展紧密联系的几项新技术。１ＣＰＵ主频速度的快速提高和高度集成化针对各种手持数字设备的需求，各个半导体芯片厂商都投入了很大的力量研发和生产适用于这些设备的ＣＰＵ及协处理器芯片。用于手持设备的处理器必须高度紧凑、低功耗、低成本。为了充分缩小掌上电脑的尺寸，厂商甚至把少量存储器和Ｉ／Ｏ端口也一并集成到芯片中。大家熟悉的大多数台式ＰＣ都是使用ＣＩＳＣ微处理器，如Ｉｎｔｅｌ的ｘ８６和Ｍｏｔｏｒｏｌａ的６８０００家族，它们都使用了复杂的指令集，包括了所有数学指令，如

4、Ａｄｄ、Ｓｕｂ、Ｍｕｌ、Ｄｉｖ等。这些指令中的一些经常使用，另一些用得极少，但ＣＩＳＣ处理器将处理全部的指令集。而掌上电脑使用的是ＲＩＳＣ处理器。ＲＩＳＣ处理器精简了指令，使得它可以运行得更快。ＲＩＳＣ只有数学指令的子集，也就是说，可能只有Ａｄｄ和Ｓｕｂ。这并不是说它就不能执行乘除，它是采用一组简单而快速的指令来完成同样工作，例如，乘法可以是基于多次加法，而除法也相当于多次减法。ＲＩＳＣ芯片同样主频下能执行的指令比ＣＩＳＣ芯片快得多，并且也更廉价。ＲＩＳＣ结构体系有两大主流：ＳｉｌｉｃｏｎＧｒａｐｈｉｃｓ公司（硅谷图形公司）的ＭＩＰＳ技术，ＡＲＭ公司的Ａｄｖａ

5、ｎｃｅｄＲＩＳＣＭａｃｈｉｎｅｓ技术。此外Ｈｉｔａｃｈｉ（日立公司）也有自己的一套ＲＩＳＣ技术ＳｕｐｅｒＨ。不过，ＭＩＰＳ技术毫无疑问是领先者，领先Ｈｉｔａｃｈｉ，同时市场份额是ＡＲＭ的四倍。这些芯片的速度越来越快、功能也越来越多。接下来，ＮＥＣＶＲ系列将会达到１６８ＭＨｚ，Ｉｎｔｅｌ最新的ＳｔｒｏｎｇＡＲＭ将冲刺６００ＭＨｚ，Ｈｉｔａｃｈｉ将在２０００年第四季投产ＳＨ５（４００ＭＨｚ／７１４ＭＩＰＳ／６００ｍＷ）。可以预见，到２００１年中，１５０ＭＨｚ到２００ＭＨｚ的掌上电脑的处理器将只是最普遍的档次，并且芯片上的Ｃａｃｈｅ容量会翻倍，如表１。以英特尔公司的

6、ＳｔｒｏｎｇＡｒｍ系列为例，现在其最高主频已经达到了２０６ＭＨｚ。通过利用高性能的微结构，先进的ＣＭＯＳ工艺技术和大容量的片上存储Ｃａｃｈｅ，在ＭＩＰＳ／ｍＷ指标上已经处在了领先地位，从而使得移动设备可以利用操作系统和强化性能的应用程序提供更快的响应，包括语音和手写体识别，软件ＭＯＤＥＭ和更有效的ＪＡＶＡ解释。通过低电压工艺技术优化了电源利用率，具有提供低功耗高性能的独特能力。与之相应的协处理器集成了ＳＳＰ串行数据接口、ＵＳＢ主控制器，与ＡＣ－ｌｉｎｋ和Ｉ２Ｓ音频编解码器的串行接口，ＰＣＭＣＩＡ卡和ＣＦ卡接口以及多个附加的Ｉ／Ｏ接口，并提供了一个专用内存控制器

7、能降低系统带宽需求，提供如此众多的手持应用的关键Ｉ／Ｏ功能，最大限度地提高了系统的总体性能。表1部分掌电脑处理器一览厂家/型号处理器速度卡西欧CassiopeiaE-100系列MIPS-basedNECVR4121131MHz康柏Aero2100系列MIPS-basedNECVR411170MHz菲利浦Nino500系列MIPS-basedToshibaPR3170075MHz惠普Jornada400系列HitachiSH-37709a100MHz/133MHz3PalmPilotTM系列MotorolaDragonBall68VZ328160MHz苹果Mes

8、sagePad2000/2100IntelStrongARMSA-110206MHz康柏iPAQH3650IntelStrongARMSA-1110　以上述处理器芯片为主，添加必要的外围电路并配合相应的少量外设，就可以非常方便地设计出功能强大的ＨＰＣ产品。我们设计的基本硬件构成框图如图１所示。该框图是一个ＨＰＣ的全方位解决方案。对其外围电路进行修改，就可以设计出针对不同要求，提供不同功能，处于不同价位的各款数字终端产品。２ＨＰＣ中集成无线收发模块并接入ＷＡＰ服务应该说，在掌上电脑中加入无线收发模块将是大势所趋，也是ＨＰＣ发展进入一个新阶段的标志。可以说，哪个生

9、产厂家能率先在这方面取得突破，谁就能在