目前現有的微處理器實際上并不能夠滿足數據處理日益增長的需求。換句話說，當前數據量所需要的處理速度已經超過了處理器所能達到的性能。

在目前以處理器為核心的設計方式下，數據在處理器和內存中來回穿梭，不僅耗時還將消耗大量的電能，遠遠超過實際處理過程中所消耗的電量。在未來億億次超級計算機（需要十億個處理器核心）中若采用當前這種處理器設計方式，系統的能源消耗將是十分巨大的。

如果計算性能要得到整體提升并成功研制出下一代exaflop級超級計算機，這就需要對當前處理器架構進行改造。隨著納米技術的不斷進步，這種重設計指日可待。

紐約時報作家John Markoff最近在一篇文章中探討了這個問題，他寫道：“半導體行業終究會遭遇一個瓶頸，最多不超過50年，晶體管體積持續縮小的過程就會停止。這不僅會減緩消費電子革新的速度，也終止了世界上最強大的超級計算機處理速度的指數級增長過程（每10年增長1000倍）。”

Markoff表示，來自業界和學術界的研究者已將該挑戰提上議程。惠普研究人員正在設計一種堆疊式芯片系統，可以使內存和處理器更加緊密的工作，大大減少了數據傳送距離和能源消耗。

惠普電氣工程師Parthasarathy Ranganathan解釋稱：“系統所基于的一種稱為nanostores的內存芯片與目前的處理器截然不同。它采用一種混合立體式設計，中低層次的電路將基于一種稱為憶阻器的設備，惠普通過它來存儲數據。Nanostore芯片將采用多層次設計，計算電路采用常規的硅原料制造，位于內存之上并以最低的功耗來處理數據。”

IBM和三星已開始合作研制變相（phase-change）內存，這種內存比目前廣泛使用的閃存功耗低一半之多，同時速度卻是閃存內存的500到1000倍。IBM的研究人員還在尋求一種碳納米管技術，力爭研制出一種集聚納米電子學和微電子學進步的混合系統。

原文鏈接：http://server.51cto.com/News-247987.htm