汉高澳大利亚matrix矩阵计算器

我在梦中的超级计算机超级计算机锯，使用大量阵列的cpu记忆，完成并行计算。一个手机制造商由于使用普通机械提供的服务，往往造成停机。是铁道部列车网络售票的事实。

无法使用云服务。上万台计算机并行处理，因此，处理能力是不够的。

于是我设计了一台电脑，主板上再插上几个小主板，小主板上有cpu,内存。固态存储等。大小跟光驱差点儿相同。插上4个，8个，16个。完毕阵列计算，通过操作系统分配计算到阵列上，从而快速迸发运算。

一台机器计算力相当于上百台普通计算机。为了支持并发计算，程序设计须要改进，能够把指定程序代码分配到某个矩阵单元上执行，当然编译器能够自己主动分配。可是必须指定某些代码不能切割计算。否则会导致不同步计算混乱。暂且称为原子代码，原子代码是不能切割的。比方for循环执行一百亿次，循环内假设是数据叠加，切割后发送到不同矩阵单元计算由于初始值不同，可能就会计算错误，所以不能切割进行分布式计算，须要改进算法，比方不用for循环，改用其它算法，因此须要分布式编程，把代码切割成原子代码。这种编程可能跟如今的编程有些不同的了。简单的说就是要设计分布式算法。这种算法还能够暂停。保存暂时数据，有点像虚拟机的suspend挂起。我们如今写的程序执行中是不能够挂起的。分布式程序是能够挂起的。也就是说矩阵电脑程序能够挂起，也能够切换到不同矩阵单元继续计算。

汉澳matrix矩阵电脑有超强的计算能力，携带一台电脑就相当于携带上百台普通计算机。其计算能力多么强大。普通家庭用不到这么强的机器吧。当然我们须要先完好矩阵操作系统，然后完好支持分布式计算的编译器，最后我们才有真正的普通矩阵电脑，矩阵单元快速迸发计算。矩阵电脑可能在未来机器人上用到，矩阵电脑可能再次缩小。固态硬盘出现也有助于开发能承受大震动的机器人。

矩阵电脑是在cpu计算能力遇到瓶颈后通过并行计算把计算机的计算能力再提升到一个数量级的最佳办法，突破摩尔定律限制，通过添加矩阵单元让计算机计算速度快速翻倍。

曾经的计算机像房子一样的。如今的超级计算机也有几层楼房子。不可能携带，也不能叫电脑，仅仅有矩阵电脑才干把超级计算机搬回到家中。仅仅有矩阵电脑才干充分利用计算机的能力，多核多cpu电脑都不能再次扩展电脑的计算能力。而矩阵电脑分布式计算就能做到，这也是看黑客帝国得到的启发。

我不知道超级计算机是怎么往矩阵单元发送计算任务的，可能程序都是非常定制的。可能仅仅是派发某种计算任务。

可是我觉得为了适应计算多样性，可能在矩阵单元上还是执行有一个操作系统。事实上操作系统内核主要有进程管理，内存管理，文件系统。输入/输出系统。文件系统和I/O系统须要驱动程序跟硬件交互。

为了实现多任务，在每一个矩阵单元加载操作系统内核是非常必要的。事实上汉澳操作系统内核不像windows那样占用内存和资源。

视窗系统才是资源消耗大户。

我们仅仅是在母版上执行完整的操作系统，矩阵单元子板能够理解为一个独立的子系统。可是跟硬件交互须要通过母版进行。也能够通过总线操控硬件。可是这样就存在訪问冲突的问题，因此矩阵单元不能直接訪问硬件，须要通过母版上的操作系统共享訪问硬件。

怎样向矩阵单元发送计算任务呢？能否够在矩阵单元执行一个计算服务，把运算代码发送过去。然后执行，运算代码是不是整个进程程序呢?还是程序一部分？

为了实现并发运算，我们设计一个并发算法，计算1到100的累加，以下是器普语言代码

整数 两数间数字累加(整数 開始数,整数 结束数) //这个函数是原子代码，不管怎么运行都不跟其它代码冲突

{

整数 累加总数:=0;

循环 (整数 递增因子:=開始数;递增因子<=结束数;递增因子:=递增因子+1)

{

累加总数:=累加总数+递增因子。

}

返回 累加总数;

}

整数 并发计算返回[10];

[并发代码開始]

并发计算返回[0]:=两数间数字累加(1,10);

并发计算返回[1]:=两数间数字累加(11,20);

并发计算返回[2]:=两数间数字累加(21,30);

并发计算返回[3]:=两数间数字累加(31,40);

并发计算返回[4]:=两数间数字累加(41,50);

并发计算返回[5]:=两数间数字累加(51,60);

并发计算返回[6]:=两数间数字累加(61,70);

并发计算返回[7]:=两数间数字累加(71,80);

并发计算返回[8]:=两数间数字累加(81,90);

并发计算返回[9]:=两数间数字累加(91,100);

[并发代码结束]

整数 累加总数:=0;

循环 (整数 递增因子:=0;递增因子<=9;递增因子:=递增因子+1)

{

累加总数:=累加总数+递并发计算返回[递增因子]；

}

打印(累加总数);

这个程序假设不进行并发计算，那么顺序运行也没有什么问题，可是为了实现矩阵计算。须要把计算切割成10个子函数，并分开独立运行。

这个仅仅是一个简单的计算，可是在枚举破解password等程序，计算量就会非常大。

而真正的并发代码可能更复杂。

大家看到代码中有[并发代码開始]和[并发代码结束]标志，表示中间的代码能够并发运行，每一行一个并发计算，都写成函数调用形式。

眼下在普通编译器中，这个代码编译没什么问题，可是增加了并发计算，编译器怎样实现呢？我想能够在编译器编译这些代码的时候增加一个并发池，并发池存储每行代码，然后把这些并发代码发送到矩阵单元让他们运行。运行结束以后返回。或者通过事件或者中断告诉主程序，本并发代码运行完毕，然后把运行完的代码从并发池移走，或者标记做完。再取出以下的并发代码发送到空暇的矩阵单元，确保每一个矩阵单元都不空暇。充分利用矩阵单元的计算能力。如此完毕了全部并发代码，就能够运行[并发代码结束]后的程序代码。这些程序不须要并发运行。

用并发池管理和发送并发代码。似乎已经能够实现编译器对并发代码的管理，可是在矩阵单元怎样实现接收代码并运行呢？

如果矩阵单元都有个并发代码运行server，接收母版发来的代码并运行。那么只发送该函数的代码预计还不够。由于该函数可能还调用几层函数，甚至操作系统api，我认为如果能探測到该并发函数要调用那些函数并把调用的代码发过去。只是函数须要重定位，能够在编译时把该并发函数须要使用的代码函数整合到并发代码段，类似静态编译，然后把该代码段发送过去，而不是只发送一个函数代码。那样就找不到下级函数代码。至于调用系统api,由于矩阵单元运行有一个操作系统，这个问题攻克了。

我认为超级计算机矩阵单元上并没有操作系统。因此代码功能是有限的。

并发代码server甚至能够接收网络外来的代码，只是已经超出矩阵电脑的范围了，预计超级计算机能够。

并发代码不应该有全局变量，否则会有訪问冲突并且不能同步，假设一定要读取全局数据。那么怎样处理同步数据呢？这个可能要用共享变量来同步，那么就涉及到主程序与并发代码共享数据的问题。比方在线人数，假设存放到数据库，就通过数据库同步机制来实现，直接存放在主程序空间可能不太靠。能够在操作系统引入一个内存数据库来实现数据共享。避免并发訪问数据冲突问题，全局变量都存入内存数据库。

unix说的简单就是美。内存数据库总比不断在程序代码引入共享机制更有效。对于须要永久存放的数据，可能须要直接存入数据库server。而不是内存数据库。

最后就是并发中面对的输入输出訪问的问题。这是并发计算的瓶颈，也是easy堵塞的。

文件系统，网络訪问速度比較慢，是在并发计算中要等待的，比方网络并发訪问，同一时候有一万个连接进入，处理中难免要等待。

可是矩阵单元并没有文件系统和网络设备，他们要訪问文件须要通过主程序还是母版操作系统实现？一般来说主程序也是调用系统api，矩阵单元也能够通过母版操作系统实现系统调用。

矩阵单元怎样通过内存总线訪问文件和网络设备？多操作系统怎样共享硬件？眼下都是单操作系统通过操作系统仲裁让不同进程轮流訪问硬件，事实上我认为让非常多矩阵单元的操作系统共享直接訪问硬件是不现实的。由于谁来仲裁訪问机制。要再设计一个底层平台？这个平台又怎么执行？并且矩阵单元也要执行驱动程序？我认为最好的办法让母版的操作系统独占硬件訪问，子板操作系统要訪问硬件须要通过母版操作系统实现，也就是说大量的矩阵单元要訪问硬件仅仅能向母版操作系统提交请求。然后让母版操作系统来完毕再返回结果。不然让子板拥有自己的硬件？比方有自己的网络接口。这个没问题的。可是硬盘。比方存放几千G空间的硬盘不可能分开。否则数据一致性和完整就不能做到。比方数据库server，数据不可能分散存放，否则几千g的大数据怎样管理？

假设要这样做，子板操作系统的系统api就有两种，有的api能够由子系统直接完毕，有的不能完毕。能够把api转发到母版操作系统运行然后返回。

对于这些api处理，能运行就调用内核服务完毕，不能就发送到母版操作系统。母版操作系统上运行apiserver。接收矩阵单元发来的API请求并处理返回。

幸好眼下操作系统的api处理机制都非常好。apiserver只是是运行api请求。仅仅只是不是本操作系统的请求。

这样看来矩阵单元的操作系统还是跟母版上完整的操作系统有差别的。

矩阵单元操作系统没有驱动程序，对硬件訪问的api都是虚拟的api,须要转发到母版操作系统运行。子板程序要訪问母版操作系统的内存，有没有必要，假设有就加上一个映射表。

读写文件和网络操作可能有大数据訪问，那么子板操作系统和母版操作系统可能有大数据传送。通过内存总线，数据传送应该不难，能够用数据映射来读写数据，而不是大数据复制，能够这样设计，大数据都存在矩阵单元，母版不帮矩阵单元存储数据。否则几十个矩阵单元的数据是非常大的。读出的数据直接存到矩阵单元的内存，写数据直接从矩阵单元读出写入，不要暂时存到母版操作系统内存，否则可能不够存，也不是必需。比方矩阵单元调用fwrite系统函数，母版apiserver执行fwrite函数直接从矩阵单元内存指针读取数据，不要数据复制了。这也是矩阵电脑和几十台机器联网计算的差别。矩阵单元的内存数据能够直接訪问的。假设这样，不同矩阵单元的内存地址可能须要在母版操作系统拼接成一个大内存。可是矩阵单元操作系统内的内存还是按操作系统存址。否则无法执行，只是仅仅须要一个映射表完毕。这个映射表在母版操作系统把子板操作系统加载矩阵单元的时候就建立好了。它会记录每一个矩阵单元的内存偏移。

矩阵单元还可能是多核cpu,因此能运行多任务多进程和多线程，能够接收处理很多其它的发派过来的任务，仅仅是检測到cpu负载已经非常大了就不要再往矩阵单元发派计算任务了。

能够往矩阵单元发送一个进程。也能够发派代码，用并发server处理完毕。并发server可能就是一个壳，不能同一时候处理多个并发代码。而是再启动一个并发server运行下一个并发代码。这样设计可能比較妥当，由于并发server事实上是一个壳，装入并发代码运行。假设里面还要处理多个并发代码。可能非常复杂。

或者并发server就收代码后生成一个壳放入代码运行。这样每一个壳仅仅运行一个并发代码。处理结果通过并发server告知主程序，并销毁这个壳。并发代码并非完毕程序。能够这样理解，把并发代码增加壳就成为一个完整程序，能够运行了。返回值直接存入数据库可能比較妥当。

眼下多核多cpu都是把线程放入不同的核运行，而一个程序能不能分几部分放到几个核运行，仅仅能是一个线程放到一个核。对于多线程程序可能实用。

眼下汉澳操作系统对多核多cpu处理是游刃有余的，仅仅是为了适应矩阵电脑须要，须要进行适当改进，以满足并发计算须要。而器普编译也要添加并发代码编译功能，再加上并发池。并发server。壳代码运行，虚拟api,母版apiserver，加载矩阵操作系统等，就能让汉澳电脑变成矩阵电脑。满足复杂多样的并发计算。

记得10年前我以前写了皮鞋上的汉澳电脑，现在就是人们说的穿戴设备，尽管还没有一个汉澳穿戴设备，可是以后不是不可能成为现实。

矩阵电脑开发成功让人工智能发展成为可能，假设一台矩阵电脑的计算能力相当于100台普通电脑。眼下普通企事业单位个人要安装100台电脑仍然不太可能，不只费用高、耗电降温难度大，就是存放空间也难以承受。即使用机柜存放。也有几十个机柜，况且野外也不可能存放这么多电脑。并且机器人要发展起来，一百台电脑的机器人该多大。唯独普通电脑一样大的矩阵电脑放进机器人体内，机器人能够才做成跟人一样大小，或者更小。

机器人的形状仍然须要做成人模样，假设做成汽车那样，翻到了非常难再爬起来。并且汽车上楼梯也不可能。

关于人工智能应用能够看笔者写的《人工智能系统》，该系统的实现也是以矩阵电脑开发成功为基础的。为了开发矩阵电脑。我决定升级汉澳sinox到64位。停止开发32位sinox,从而在内存寻址上对接矩阵电脑。

开发汉澳sinox64位，对接汉澳矩阵电脑

即使全然设计出了汉澳矩阵电脑线路图，要在上面执行操作系统必须有矩阵操作系统。

汉澳sinox64位操作系统并非矩阵操作系统，仅仅是更为接近。

汉澳矩阵电脑假设插有16个矩阵单元，矩阵单元上有CPU和内存，内存至少2G，16片就是32G内存，因此母版上的矩阵操作系统要寻址16个矩阵单元，就必须能寻址至少32G内存。而眼下汉澳2013仅仅是32位操作系统。仅仅能寻址4G以内的内存。假设要訪问超过4G内存须要用类似段选择子这种硬件来辅助完毕。而64位操作系统能够寻址170亿G以上的内存，建立在64位操作系统上的矩阵操作系统寻址将非常方便，即使矩阵计算机扩大到256个矩阵单元也轻松寻址，简化了设计。

汉澳矩阵电脑硬件设计



首先矩阵电脑的cpu上将是64位的，从而支持无限寻址能力。

矩阵单元由一个cpu和2G以上内存组成，并配上电路和内存总线跟母板连接。矩阵单元就是一个仅仅有内存和cpu的电脑。没有外接硬件，启动的时候就没有硬件检測，硬件请求通过执行在母版上的操作系统实现。

他的启动能够由母版操作系统逐个加载和执行。而不是有自己的硬盘，自行加载执行。当然也能够这样做。各有优缺点。

cpu应该是运算速度较快。低功耗的。不须要风扇的。眼下pc机上的cpu都贴有cpu风扇。否则非常快就烧烂。

可见这样的cpu不太适合执行在矩阵电脑。除非矩阵电脑作为server有稳定环境能够执行风扇，而机器人上面执行矩阵电脑是不可能安装有风扇的。矩阵电脑也能够分成多种类型，只是在快速处理矩阵电脑上，风扇仍然不能够避免的。我们这里如果矩阵电脑是能够在野外执行的，而不都是在空调房里。

我们如果仅仅能选择一种cpu,我认为arm芯片64位是比較适合的。国内已经有厂家设计生产arm芯片，10年内应该非常成熟，眼下国内arm芯片主要用在手机。



能够这样理解。手机主板非常小，内存加上cpu这种矩阵子板也非常小，能够相当于具有散热功能的海盗船内存条，我们能够把16快矩阵子板环绕一个中心像车轴那样向外辐射。中心执行一个风扇散热就能够了，这种电脑跟原来的电脑还是差点儿相同，把显卡也集成到母版，主板上加上16块内存插槽。这样矩阵电脑做成跟原来电脑大小差点儿相同。母版上cpu也不须要运算速度非常快。由于不须要独立的电脑运算。假设cpu也用8核x64cpu。16乘以8等于128台单核奔腾cpu。

这种机器计算能力非常强大的，只是假设矩阵电脑使用低功耗的arm cpu,计算能力可能没那么强大，可是足够非常多场合使用。要想计算速度更快仅仅须要不停的扩展插槽。这个有点像眼下最先进的文件系统zfs,能够不停插入硬盘扩大存储空间。



矩阵电脑最大的长处是并行计算。假如单核计算机计算用16秒，16矩阵单元计算通过并行计算可能仅仅要1秒。尽管可能还有其它额外开销。但能够忽略不计。矩阵单元有点像曾经的协处理器，加速主cpu计算。对于须要反应非常快，大计算量的场合，16倍的计算处理能够获得实时反应。16秒和1秒的响应差距非常大。并行计算须要操作系统和编译器的支持。因此就有矩阵操作系统和矩阵编程。

这部分内容前面讲过了。



矩阵电脑不久前提出。可是因为信息技术发展非常快。可能10年内就会有矩阵电脑面世。矩阵电脑技术眼下已经发布。假设国内外IT巨头及时投入研发，可能5年后就有矩阵电脑面世。

只是或许他们并不真的觉得会有矩阵电脑，他们以为仅仅是在科幻片中。可能会错失最佳时机。

假设这样这也是汉澳矩阵电脑推出最好的机会，一举拥有矩阵电脑的巨大市场。汉澳矩阵电脑应该在10年后推出。毕竟研发力量比較弱小。



矩阵电脑除了应用在快速计算。终于最有用的市场是人工智能系统，机器人等。人工智能主导下的工厂。可能不会有一个工人，只有系统维护人员。

大量的人工智能工厂，人类从繁重的劳动中解放出来。基质计算机很广泛的应用，智能汽车。智能教师和其他。这些看起来很科幻，也许几十年将得以实现。

矩阵电脑硬件。矩阵操作系统和编程矩阵，构成芯基质计算机。

汉高澳大利亚matrix矩阵计算器，不是很远