[系統] 由Wintel到Universe作業系統架構

看板CSSE (電腦科學及軟體工程)作者amidha (東岐明)時間3年前 (2021/11/02 12:03)推噓-1(0推 1噓 0→)

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※ [本文轉錄自 VR 看板 #1XVjUQhR ] 作者: amidha (東岐明) 看板: VR 標題: Re: [問卦] Intel時代即將終結的未來可能？時間: Mon Nov 1 01:51:18 2021 ---------------------------------------------------------------------------- 基於Windows版認為〈Intel時代即將終結的未來可能〉此文關於未來電腦資訊科技走向的說明，是與Windows無關；故而以下乃以〈Wintel架構到ＶＲ未來演進的路向探討〉為文，改以Windows的角度來簡要說明這場未來即將發生的科技變革浪潮。 ---------------------------------------------------------------------------- 　　　〈Wintel架構到ＶＲ未來演進的路向探討〉　　現在電腦消費市場正面臨兩種變革，一是在硬體上系統整合晶片的製程變革，一是在軟體上ＶＲ相關科技的界面變革，前者將先導致硬體系統的競合變革，後者將會導致軟體系統的競合變革，兩者相互將會導致未來軟硬整合系統 Universe 架構的出現。　　一. 硬體製程變革的浪潮影響　　SoC(System on Chip)晶片系統(系統整合晶片),SiP(System in Package)系統封裝乃是早已存在的晶片製程科技，前者是將整個系統製作於同一晶片，後者是將多個晶片封裝為同一系統，兩者所獲好處都在可以增進運算效能及減低發熱能耗，而前者又勝於後者。以往因為晶片製程不夠微縮尺度，因而必須將運算部件分離製作而有 CPU,GPU, RAM,xPU,或種種其他功能的部件晶片，而以機板電路相連其間通訊。然而隨著晶片運算效能日漸提昇，晶片外部電路傳輸逐漸形成效能瓶頸與熱耗來源，所以隨著晶片製程微縮尺度成熟跨越容量障礙，將所有運算部件以SoC及SiP而整體封裝為一系統是最能增長效能與減低熱耗的有效方法。當前Apple M1系列崛起正是此類成果，而其他廠商也紛紛走向SoC+SiP的製程發展，Intel亦不例外；因為硬體製作再不走向系統晶片封裝，將來在市場上也就難以與之競爭。主流硬體廠商群起走向SoC+SiP時，將會導致硬體市場發生兩種面向的激烈競合。一是發行晶片的硬體廠商必然要競爭整合角色，都要發行 UPU(Universal Processing Unit)以取代原有運算部件的整體功能；譬如原主CPU的Intel、以及原主GPU的Nvidia都要發行各自UPU時，就必然會在市場上發生直接競爭衝突，更不用說還有在晶片代工廠商基礎下必須進軍UPU以求生存的其他種種廠商。二是原有藉由組裝種種晶片至主機板的電腦廠商，將會在UPU整合幾乎所有運算功能下，不再需要複雜機板電路結構而縮減利潤，甚至縮減市場（因為發行晶片廠商在激烈競爭下也可能會自行發展品牌電腦）。然而在各硬體廠商紛紛走向SoC+SiP的潮流下，原有開放統一的Wintel架構也就必然走向變局，需要有新的軟硬整合架構來維繫使用者環境的統一開放；而此潮流衝激下，若不能適應變局，Intel未必能保持原有在運算晶片上的科技霸業地位。　　二. 軟體界面變革的浪潮影響　　隨著當前晶片製程進展的運算效能強大與記憶體量擴增，影響導致兩項重大界面變革有效可行：一是ＶＲ虛擬實境Virtual Reality、二是ＶＭ虛擬機器Virtual Machine 。兩者皆會引發原有作業系統演進(如Windows)的斷層代溝：ＶＲ是必須提供不同於舊有２Ｄ使用界面的３Ｄ使用界面，就像以前MS-DOS文字界面要走向Windows圖形界面的斷代進展；ＶＭ是可以提供承接舊系統及其軟體的應用，而這會影響到使用舊系統資源不再必然需要特別針對的軟硬體來提供相容支援（因為可以藉由ＶＭ提供模擬支援）。如此在ＶＲ發展與ＶＭ支援下，新作業系統未必需要直接承繼舊作業系統；也就是說在此作業系統演化即將發生的斷代變局下，Microsoft Windows未必能保持原有在大眾消費市場主機作業系統上的科技霸業地位，是會面臨其他系統競爭取代的危機。其次隨著晶片功能集成與ＶＭ編譯效能的考量影響，舊有CISC架構是不利於集成晶片功能與ＶＭ編譯效能；尤其Intel指令集還必須提供以往舊指令集的相容性，更是不利。藉由運算效能強大與記憶體量擴增，ＶＭ編譯效能可以RISC更有效模擬種種系統而提供更廣泛的相容性，不但提供舊系統之相容，也可提供未來開放系統之有效相容。在此因素下，Intel 未來必須轉換舊CISC架構到新RISC架構（兩者可以相容轉譯來承續），才可能繼續競爭於未來市場；然而Intel轉換到RISC後，也就不再具有運算架構的原有獨佔優勢，從而更是面臨危機。　　三. 軟硬整合系統的開放統一　　現今Apple在其自家軟硬整合的主機系統上，開始轉用其自行設計的Ｍ系列晶片。然而原本Wintel架構下的開放系統，面對前述軟硬體向的共至變局，並不容易達成統一整合共識，尤其在UPU運算勢必各自發展下，硬體廠商將會各出UPU競爭。而現今較有能力提出未來軟硬整合開放系統的廠商有三：一是現今主機系統霸主Windows的Microsoft ，二是現今手機系統霸主Android的Google，三是現今ＧＰＵ系統霸主的Nvidia；但還是以Windows最有傳統實力，故就以Windows繼續跨代演進來說明 Universe 開放架構。（設名Universe是為紀念Unix，及相關Nvidia的Omniverse及FB/Meta/的Metaverse）（而且字首Uni代表「唯一」之義，可引申指稱「合而為一」的統一意涵） Program. ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊　　　　　　　　＊＊＊＊＊＊　　　　　　　──　──　─── ─── ──────　　────── 　Ｓｈｅｌｌ　ＶＲ　ＡＲ Pointer Touch ＶＭtranspile.　 [Other OS] Reality Windows　　　 /console/ ───────────────────────────────────── 　軟體整合基礎　Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ（ＵＦ）for ＶＭ ───────────────────────────────────── 　硬體整合系統　Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ（ＵＰＵ） ───────────────────────────────────── 在此架構下，原有Windows界面將成為Universe中的２Ｄ圖形界面，直接提供原有Windows 軟體相容；而未來ＶＲ及ＡＲ將在Reality界面下運作，構成未來３Ｄ虛擬世界運作的基礎界面。ＵＦ將會影響並規範ＵＰＵ的設計，最符合ＵＦ規範的ＵＰＵ也就會成為最適ＶＭ的硬體基礎，就是最容易轉譯不同運算的ＵＰＵ；而此一最易轉譯其他運算的ＵＰＵ也就最易成為ＵＰＵ指令架構的優勢者（這應該會是某種RISC架構）。所以Microsoft若會承續Windows的傳統霸權，大致將會以此Universe架構走向ＶＲ發展，及以ＶＭ轉譯而維持在不同ＵＰＵ硬體下的軟體相容；譬如Intel與Nvidia各有其ＵＰＵ，但都使用由Windows發展的Universe架構，而於兩者運算上發展的軟體也可以透過ＶＭ轉譯而相容。而Universe架構的ＵＦ，則是可以開放原始碼提供ＵＰＵ廠商自行製作，或還是完全由微軟配合不同ＵＰＵ廠商發展。若是Windows未來無法繼續承接主機系統的傳統霸權，應該就是Universe架構的作業系統由其他廠商先行發展成功（或也有可能源自學界，就像Google來自學生研究，Unix來自實驗室人員開發），可以ＶＭ模擬Windows運作而相容舊軟體，而許多ＵＰＵ硬體廠商也紛紛走向支援此一新作業系統，從而造成微軟在此斷代變局下失去傳統優勢。　　四. 後記　　以上簡要短論，緣由個人探討為何微軟不願支援蘋果Ｍ１晶片，通過對於最近各家廠商發展動向，進而得出未來電腦科技將會走向軟硬整合Universe架構的結論。此波資訊科技浪潮將會重新洗牌業界廠商，就像四十多年前ＣＰＵ晶片浪潮捲落許多傳統優勢廠商（如當年強大的ＩＢＭ霸權就此衰落），ＵＰＵ及Universe架構所相關的斷代躍昇發展，也將會沖倒許多現今的優勢廠商。若要更多相關探討當今業界資料，可見於相關前述討論在ＶＲ版或八卦版的〈Intel時代即將終結的未來可能？〉　　謹此為文，特以警醒科技變局將至，非必正確無誤；若以妄見，但值一笑！ -- 　　東海岐居淑世明道狂知狷行浪遊混跡　　潛心覺靈顛思覆想因成緣熟了塵離幻　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　東岐明道 https://amidha.blogspot.com -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 111.243.8.144 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/VR/M.1635702682.A.ADB.html ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ※ 轉錄者: amidha (111.243.9.248 臺灣), 11/02/2021 12:03:19 此版為電腦科學專版，所以相關此文的前串討論大多涉及業界事務，就不轉過來。以下再簡單說明一些關於 Universe 系統架構的學術概念。 Universe系統架構是電腦作業系統的終極架構，這是因為兩點：一是受限於人類感官空間維度限制下的使用者界面已達最高ＶＲ的３Ｄ界面。二是根植於資訊交換互通下軟硬體結構的最終ＶＭ模擬功能。其實就是隨著 Turing Machine 運算方式的電腦軟硬體效能不斷擴增，最終Turing電腦系統會趨向達到人機界面的完整感官體驗及軟硬體整合的共通系統平台。人機界面趨向完整感官體驗，就是相關ＶＲ(Vitual Reality)。軟硬體整合的系統共通，就是相關ＶＭ(Vitual Machine)。ＶＲ是Shell界面問題，較為無關系統，在此就不多談。ＶＭ在ＵＦ的規範架構，需結合ＵＰＵ運算架構，可使不同硬體系統相互轉譯指令碼。指令碼轉譯(Transpile)及ＶＭ模擬，可讓Universe模擬運行其他不同的軟硬體系統。 Universe架構設想，是在為未來的軟硬體整合系統，提供某種開放統一的平台規範。 ※ 編輯: amidha (111.243.9.248 臺灣), 11/02/2021 13:10:20