寫了硬件的發(fā)展史之后，屬于歷史，那么我們也要展望一下未來的可能性。所以就有了今天這一篇。我們知道硬件的設計需求是根據(jù)具體使用場景的遇到的痛點，然后可能會提出新的需求。

我們也會發(fā)現(xiàn)各個架構(gòu)有一定的趨同性，無論是x86還是arm也在相互學習，x86學習arm的低功耗，arm也想提高性能。所以精簡指令和復雜指令不再那么純粹。各種總線也在相互借鑒，比如都有內(nèi)存分頁，除了寄存器定義不同，宏觀上的分頁結(jié)構(gòu)基本是一致的。所以好的東西都在用，這樣對軟件也有一個好處，硬件形態(tài)的設計規(guī)范，會使得軟件的移植性更好。

除了一些特定使用場景的硬件設計，我們普遍希望的是提高處理速度。我們以服務器使用場景為例子，來一些可能已經(jīng)存在的猜測，然后我們再展望一下未來處理器（光子計算機和量子計算機等）的形態(tài)對于編程的影響

先說可能存在的猜想。我們說過服務器為了提高吞吐量，是分布式的，提高穩(wěn)定性支持內(nèi)存，cpu的熱插拔等。那么為了提高性能。

在一個服務器主板上可能是怎樣的呢？是單個操作系統(tǒng)還是多個操作系統(tǒng)呢？對于同構(gòu)的處理器可以是單個系統(tǒng)。對于異構(gòu)的只能是多個系統(tǒng)。假設猜測是多操作系統(tǒng)之間的配合協(xié)調(diào)。實際也有可能是一個分布式的操作系統(tǒng)。單系統(tǒng)。但是不影響我們說明問題。

我們假設我們訪問百度，百度不可能只有一個機房，一個機房不可能只有一個服務器。這些從百度的網(wǎng)址找到具體的服務器（通?？隙ㄊ嵌鄠€，然后負載均衡）。我們就假設找到了一個服務器，然后這個服務器的形態(tài)是怎樣的會好呢。我們猜測的硬件形態(tài)如下圖：

注意這里的cpu1，2，3表示的不是core，而是一顆多核心的cpu。由于我們假設是多系統(tǒng)的，那么我們就假設這幾個cpu都跑linux，系統(tǒng)在各自cpu的local memory里面。然后global memory是每個cpu都可以訪問的。這樣這幾個cpu之間就可以通過共享內(nèi)存來通信，至于gloabl memory里面是什么結(jié)構(gòu)來組織的實現(xiàn)共享內(nèi)存通信，這個是實現(xiàn)問題。假設global里面有一個內(nèi)存數(shù)據(jù)庫。這樣相當于多個cpu使用了一個內(nèi)存數(shù)據(jù)庫?；蛘呤且粋€內(nèi)存文件系統(tǒng)，那么多個cpu之間共享了一個文件系統(tǒng)?；蛘吒唵蔚囊恍┫⑼ㄐ艡C制，比如就是個類似ringbuffer的東西，這樣cpu之間可以根據(jù)定義的ringbuffer的結(jié)構(gòu)通信。

服務器重要的是什么一個是速度，還有一個是數(shù)據(jù)的備份，保存，數(shù)據(jù)庫之類的。數(shù)據(jù)庫有內(nèi)存數(shù)據(jù)庫redis，還有磁盤數(shù)據(jù)庫mysql之類的。所以最終的數(shù)據(jù)都要進入磁盤。所以這個就有一個矛盾并發(fā)和互斥訪問的矛盾。為了速度我們在不斷的提高并發(fā)的可能，提高單個核心的速度，但是對于同一個數(shù)據(jù)庫，同一個總線，同一塊內(nèi)存，同一個磁盤的訪問總會互斥，有些是硬件上要支持的互斥，有些是軟件保證的互斥。所以就要考慮盡量減少互斥的范圍。

目前的情況是我們的cpu的兩個核心，訪問內(nèi)存的時候，是互斥訪問的，因為是同一個總線。那么有沒有這樣一種可能，如下圖：

如上圖我們兩顆cpu訪問同一內(nèi)存條假設20G，那么紅色的部分就要保證互斥訪問，訪問者，要先獲得總線所有權(quán)，然后訪問釋放。對于整個20G的地址空間都要互斥。這樣互斥的共享空間限制太大了20個G。由硬件保證在微觀上兩個cpu訪問內(nèi)存條是互斥訪問的。

那么我做一個猜想有沒有這樣一種memory，比如可以提供2，4，8個通道，這樣多個cpu使用不同的通道，只要訪問地址不同，就在硬件上，不會爭奪總線?；蛘唠y以實現(xiàn)的話，我們?nèi)趸恍?K為一個地址范圍。比如這20G的地址空間是0-20G，那么假設一個cpu訪問的地址是0《addr《4K，如果另外一個cpu也訪問這個內(nèi)存條，那么如果地址范圍也在0-4K那么就要總線互斥，但是如果訪問的是4k-8k，那么就可以不需要總線互斥，在微觀上，硬件上確實做到一定程度的并發(fā)訪問。猜測的可能的硬件形態(tài)如下圖：

如上圖，cpu1通過紅色的總線訪問這個內(nèi)存條，cpu2通過綠色的總線訪問這個內(nèi)存條，內(nèi)存條出廠的時候有一個判斷電路，看紅色和綠色的地址是否4K空間沖突。如果不沖突，那么可以微觀上完全并發(fā)，如果沖突，那么就只能互斥訪問。

異構(gòu)內(nèi)存文件系統(tǒng) ：可能沒有這個概念，是我臆造的，不知道是否存在。

我們的總線上有多顆cpu，每顆都有自己的系統(tǒng)，但是我們的memory里面可以有一個內(nèi)存文件系統(tǒng)，我把它叫做異構(gòu)共享文件系統(tǒng)，兩顆cpu都可以訪問，并且兩個cpu里面可以跑不同的系統(tǒng)，也不要求是同一種硬件架構(gòu)。如下圖：

前面的一些屬于一些合理猜測或者臆造，不知道是否存在，也許還真的已經(jīng)存在。

接下來我們說光子計算機和量子計算機。有一段時間炒作的很火，我們不說炒作嫌疑，畢竟無論什么行業(yè)剛開始都會有夸大炒作。但是只要發(fā)展方向是對的遲早實現(xiàn)，就是時間問題。

光子計算機低功耗，速度快，量子計算機更是速度快。那么假設這些最終都實現(xiàn)了，那么編程的形態(tài)會不會變化？我們現(xiàn)在學習的編程語言，編程思想，整個軟件生態(tài)還能不能用？

我認為對于軟件生態(tài)是一個機會，可能c語言，java語言等等各種編程語言還能用，也許會有新的語言出來。新的系統(tǒng)出來。這個對于整個軟件生態(tài)都是機會。新的計算形態(tài)完全沒有必要整個將老的推翻。而是適配向上兼容。

也許新的計算機表示信息不再是2進制，都不好說，但是我們的高級語言是通過編譯器編譯的。對于語言不需要知道計算機信息表示是幾進制。這個通過編譯工具鏈掩蓋了。

所以新的針對光子處理器，量子形態(tài)的處理器會出現(xiàn)對應的編譯工具鏈。向上兼容現(xiàn)有的軟件生態(tài)（語言，系統(tǒng)，工具），也許不完全兼容，但是大部分兼容。我們在量子計算機和光子計算機上運行我們原來在傳統(tǒng)計算機上的程序，我們不需要知道底層是光子計算機還是量子計算機。就像我們寫的程序。我們用不同的工具鏈編譯運行。我們不需要知道是x86的還是arm的一樣。這就是向上兼容。通過編譯工具來翻譯。加上光子計算機和量子計算機的速度的極大提升，會出現(xiàn)新的針對這么高速度的的操作系統(tǒng)，新的軟件生態(tài)的擴充，而不是消滅老的。對于軟件來說反而是機會。也許會出現(xiàn)新的針對該種計算機的新的編程語言，但是完全不會消滅老的語言。新的應用場景會出現(xiàn)，同樣對于應用編程者也是機會。