CN1251667A - 全球网络计算机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及计算机网络,它具有例如个人计算机(1)的计算机和带有由传输装置(4,14)连接(5)的微处理器的网络服务器(2),及其有硬件和其它装置以便产生涉及网络中至少两台计算机的至少一个并行处理操作。本发明也涉及由较小网络组成的大网络,例如因特网(3),其中同时发生涉及多组计算机的多个单独的并行处理操作,及其中可在连至网络的单独的计算机的微处理器之间建立正进行中的处理连接。本发明还涉及商务安排,使网络微处理器用于并行和其它处理等共享之用,其中个人计算机拥有者向网络提供微处理器处理能力以换取对其它计算机的连接,包括对其它微处理器的连接;在拥有者和提供者之间交换的基础是双方同意的任何准则。

Description

全球网络计算机
本发明一般涉及一个或多个计算机网络，该网络具有例如个人计算机那样的计算机或例如优选地由宽带传输装置连接的带微处理器的服务器那样的网络计算机，及具有硬件、软件、固件和其它装置因而发生至少两个并行处理操作，这涉及网络或连在一起的网络之中至少两组计算机，一种超计算形式。本发明更具体地涉及一个或多个包括较小网络和大量相连计算机的大网络，例如因特网，其中同时进行着不止一个单独并行的或大规模并行的涉及不止一种不同组计算机的处理操作。再更具体地说，本发明涉及一个或多个这样的网络，不止一个(或大量的)并行的或大规模并行微处理器处理操作或是单独进行或是相互有关地进行；及其中实际上可在连至网络的个别计算机的任何微处理器之间建立正在进行的网络处理连结。
更进一步具体地说，本发明一般涉及一种网络结构或体系结构，它允许共享地使用网络微处理器，供包括大规模并行处理在内的并行处理用，及允许其它共享处理，例如多任务处理，其中个人计算机所有者向一个网络提供微处理器处理能力以优选地用于并行或大规模并行处理或多任务处理，用以换取连至由例如因特网服务提供者(ISP)那样的网络提供者所提供的其它个人和其它计算机的网络连接，包括连至其它微处理器的连接以供并行的或其它处理例如多任务处理之用。在拥有者和提供者之间共享使用的财务基础是各方同意的遵照管理法规、规章或规则的所有项目，包括根据处理能力的净使用或净提供的周期性测量由一方向另一方付费，或最好不要付费而由网络系统(软件，硬件等)提供事实上由用户和提供者两方等同地使用计算资源(由于由任何一方实体操作的任何网络计算机可以潜在地和交替地成为计算资源的用户和提供者(或者在多任务环境下甚至是同时地))，用户潜在地具有改写选择(例如在用户分布或用户信用线的基础上或通过相对的即时支付来执行)。
最后，此发明涉及一个包括硬件和软件的网络系统体系结构，它将无偿地向个人计算机或大多数其它计算机的大多数用户提供因特网或其将来的等效或后继网(及大多数其它网)的使用，还向这些用户(及所有其它用户，包括超计算机的用户)提供计算机处理性能，这些性能通过超计算装置每18个月至少增长一倍。由新的超因特网(或简称超网)提供的此超计算性能增长是在例如由摩尔定律所预料的那种增长的所有其它性能增长之外的。
作为背景，过去30年内摩尔定律一直统治着计算机工业，该定律认为计算机芯片电路实际上每年都在缩小，每18个月产生一代新芯片，其晶体管数量加一倍，因此每隔一年半微处理器计算能力就有效地加一倍。
计算机芯片微型化的长期趋向注定会在以后几十年内不衰退地持续下去。例如，十年以前一般使用16千位DRAM内存芯片(存放16,000个数据位)；而1993年出现了现有的标准16兆位芯片(16,000,000数据位)及工业计划是2008年向市场介绍16千兆位内存芯片(16,000,000,000数据位)及2011年为64千兆位芯片，而在2020年代的中期至末期可望有16兆兆位芯片(16,000,000,000,000数据位)。这是正常情况下每十五年的千倍增长。硬盘驱动器的速度和容量也以惊人速率在增长。
类似地在微处理器计算速度方面预料不断有大量有规则的改进，或以简单的时钟速度或MIPS(每秒百万条指令)测量，或以每片芯片的晶体管数测量。例如，自从Intel推出它的在现今占主导地位的“Wintel”标准个人计算机中使用的X86微处理器家族后，其性能每隔三年改善四或五倍。1995年推出的最初Intel Pentium Pro微处理器比1979年推出的第一台IBM标准PC微处理器Intel 8088快一千倍。现有微处理器中的最快者例如Digital Equipment Corp.的Alpha芯片比原先Cray Y-MP超计算机中的处理器还要快。
微处理器和软件两者(及固件和其它部件)都自8位和16位系统进展成为32位系统，这在今日已成为标准，有些64位系统例如DECAlpha早已推出同时还有更多系统，很可能将来要增加至128位。
过去十年内第二个主要发展趋向曾是并行处理的兴起，一个计算机体系结构使用多个CPU微处理器(更经常为大规模并行处理，使用甚至数千台相对简单的微处理器)，它们连接起来成为单个计算机，其新操作系统具有为实现这一方案而作出的改动。超计算领域已由此方案占领，包括使用许多相同的标准个人计算机微处理器的设计方案。
与单个处理器计算所用硬件、固件、软件和其它部件相比较，专用于并行处理的这些部件尚处于相对早期的开发阶段，因此期待在将来的很多进一步的设计和开发，从而通过并行处理更好地最大限度地发挥计算能力。马上表现出来的一个潜在优势是系统体系结构，它不依靠多个微处理器去共享存储器，因而允许微处理器每台都用它们自己的离散存储器进行独立的操作，犹如现有个人计算机，工作站和大多数其它计算机系统体系结构；对于非约束操作，每个单独微处理器必须能快速地访问足够大的存储器。
现在可用数个具有多个微处理器的个人计算机模型。看来不可避免地在广泛地定义以包括当今尚未使用的版本的未来个人计算机中也将采用使用多个微处理器的并行计算或者具有非常大量微处理器的大规模并行计算。例如Intel的Merced芯片的未来设计将在单片微处理器芯片上实现可观数量的并行处理器。
在微处理器设计本身内还采用一种并行处理。例如Intel Pentium的当今这代微处理器在微处理器内部具有多条可处理数据的数据通路，通常为二至三条通路。
第三个主要发展趋向是不断增长的带宽，它是由网络连接的计算机之间通信能力的一个测量尺度。在此之前，通常用于将包括个人计算机在内的计算机连接起来的局域网和电话线的运行速度远低于个人计算机的处理速度。例如，通常Intel Pentium以100MIPS(每秒百万指令数)运行，而通常连接PC的以太网慢100倍，是每秒10兆位(Mbps)，电话线又慢得多，其最高典型速度约为28.8千位。
然而现在可预料情况将急剧变化，由于使用同轴电缆，无线装置和纤维光缆，可预料带宽的扩展将是微处理器速度的增长的5至100倍。电信提供者现正提供带宽为40千兆位的光纤连结。
期望近期内的技术改善能在700条波长流的每条上载运2千兆赫(每秒千兆周波)，加起来在单个纤维丝上超过1,700千兆赫。专家们认为与同轴电缆或双扭铜线的带宽比较，光纤的带宽只利用了一百万分之一。十年之内可望在一根纤维上载运10,000条波长流，而现在市场上已有一根纤维20条波长。
其它网络连接发展例如是异步传输模式(ATM)和数字信号处理器，它们的性能/价格比每两年翻十倍，它们也支持带宽的飞速增长。带宽的增长减少了对切换的需求，而当不远的将来出现实用的光学开关时切换速度将大为增加，因而潜在地实质上减小费用。
这种带宽的巨大增长将非常突出：仅在几年内在技术上即可将任何计算机事实上接至网络，其连接速度等于或超过计算机本身的内部总线速度，即使在总线速度本身也显著地增长的情况下也是如此。计算机总线是其内部用于连接其部件的内部网络，这些部件例如微处理器，随机存取存储器(RAM)，硬盘驱动器，调制解调器，软盘驱动器和CD-ROM；以前的个人计算机只有约每秒40兆位，但在Intel的Pentium PCI总线上现已达每秒千兆位。
尽管在未来能预料到这些巨大的改善，但当前不幸的现实是：通常的个人计算机是如此快速以致当PC在实际中使用时它的微处理器事实上大部分时间内是闲置的，及以致它本身的运行时间只是一小部分，而其余时间PC什么也不做。现实情况是差不多所有PC在它们的绝大部分有用生命周期内事实上闲置不用。现实的估计是其微处理器在99.9％的时间内处于闲置状态(不考虑当前不必要的微处理器忙碌事务，例如执行节省屏幕程序，它已由于在PC工业中成为标准的CRT省电监控技术的出现而过时)。
已知的事实是PC的可靠性现在特别高，所有部件的平均故障时间通常为数十万小时或更长，PC的大量闲置时间代表一个总损失；在已知PC的高投资和运行费用的情况下，经济损失很大。PC的闲置时间并不能将PC保存起来以供未来使用，因为限制当前PC继续使用的主要因素是过时而不是设备在使用中的故障。
此外，愈来愈多的人认为，前面提到的认为电路的经常微型化能每隔18个月将计算能力加一倍的摩尔定律将不再正确。当然，可能早至2004年对于硅基设备摩尔定律就将达到其极限，但目前尚未出现可具有一定合理性和潜力以在那个时候发展到实用水平的新技术。
以上总结了三项主要趋向：功能类似超计算机的个人计算机，使用个人计算机微处理器的并行处理的推广(特别是大规模并行处理)，及网络通信带宽的巨大增长，而所有这三项主要趋向的汇合有可能在不远的将来提供令人惊奇的解决方法，以解决个人计算机的特别大量的闲置问题(及摩尔定律有可能失效而产生的问题)并带来很高的潜在经济效益。
解决方法是使用这些最为闲置的PC(或它们的等效或后继者)以建立一个并行或大规模并行处理计算机，后者利用很大的网络例如因特网，或者具体地例如万维网(WWW)或它们的等效或事实上的后继网，例如超因特网(以及包括因特网II，它现正在发展中并使用宽得多的带宽和将与因特网共存，在它的结构中硬件和软件经常升级)，它们具有宽带宽连接。因特网的主要特征当然是非常大量的早已连在一起的各种计算机，其将来的潜力是有效的宇宙连接；它是包括各种计算机网络的一个网络，在全世界范围内提供几乎没有限制的接入(费用除外)。网络通信的立即可用的极宽带宽可用相当于个人计算机内部总线的方式在外部连接个人计算机，以便在数据输入或输出或通过量方面对所连个人计算机不加任何处理约束；微处理器本身的速度是系统的唯一处理约束。
这将可能以与更为常规的内部并行处理类似的方式实现外部并行处理，包括大规模并行处理。
万维网(或其等效或后继网)将能最佳地转换为一个巨大的虚拟大规模并行处理计算机或计算机群，其所具有的潜力可通过其建立的超连接以多少类似于神经网络的方式来运行，由于连接中的传输速度非常高，以致两个微处理器之间的任何连接事实上等效于这些微处理器之间的直接的物理上邻近的连接。
在将来发展中，数字信号处理器型的微处理器或甚至模拟微处理器可以最佳地用于此方案。带有WWW型超连接及包括数字信号处理器型微处理器(或后继的或等效的)的网络可与常规微处理器(或后继的或等效的)的网络隔离地运行，或在这些不同网络之间具有一条或多条连接，或在这些不同网络之间形成相对完整的集成。在相同网络连接结构之间的同时操作应该是可能的。
这种宽带宽的计算机网络将能充分地或近似充分地利用每一个PC。由于在很大范围内现有PC是闲置的，此新系统将以最佳性能潜在地使每个PC用户(及任何其他用户)的可用计算机能力增长一千倍；以及在要求下使能力增长至任何所需水平，这主要受成本增长的限制，然而此成本要比任何其它可设想到的计算机网络配置要小得多。此革命性增长超过在以上讨论的计算机/网络工业中早就出现的非常快速但又渐进性的增长。
超因特网的超计算硬件和软件装置所提供的性能增长在标准PC用户的通常并行处理操作中所共享的个人计算机数量加倍的基础上很可能每18个月至少加一倍，起先是2台PC，然后约4台，约8台，约16台，约32台，约64台，约128台，约256台及约512台。在大约15年后，每个标准PC用户将可能使用约1024台个人计算机作并行处理或任何其它共享计算之用，而一般免费地使用因特网或其后继网，例如超因特网。从性能内容的另一端来看，超计算机一般会有类似的性能增长，但最后对性能增长的限制主要是将临时网络连接加至可用PC上所需费用，因此存在一定潜力在超计算机性能上有适量飞跃。
上面描述的网络计算机系统由于具有丰富的闲置的连接的微处理器而提供几乎无限制的灵活性。此优点允许“紧密耦合的”计算问题(正常情况下这难于并行地处理)得到解决而不必预先知道(当今在相对的大规模并行处理中是必要的)有多少处理器可供使用及它们和它们的连接特性如何。最小数量的等效处理器(具有等效的其它性能)可在例如因特网的大规模网络中容易地就近找到以及在网络中就近从可用的大量PC中加以指派。此外，所用微处理器数量差不多是完全灵活的，决定于问题的复杂性，而只由成本所限制。在计算机并行处理之间广泛地引用宽带宽连接，可在很大程度上解决现有的时间延迟问题。
图1是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示一个测量装置的实施例，它用于测量共享操作期间的计算流，该共享操作例如是普通PC用户与网络提供者之间的并行处理。
图2是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示另一个测量装置的实施例，它用于测量网络资源包括共享处理的流动，此网络资源是提供给普通PC用户和网络提供者的。
图3是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示又一个测量装置的实施例，它在执行之前估计共享处理操作的网络资源的层次和它们的费用，该共享处理操作是由普通PC用户自网络提供者请求的。
图4A-4C是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示选择装置的实施例的步骤序列，该装置用于使PC的共享处理请求与标准预设量的其它PC适配以执行共享操作。
图5是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示控制装置的实施例，它用于使用户闲置不用的PC供网络使用以执行共享处理操作。
图6是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示信号装置的实施例，它用于使用户闲置不用的PC向网络发信号，表示它可用于共享处理操作。
图7是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示接收器和/或查询装置的实施例，它用于使网络接收和/或查询网络内PC的状态，看它是否可用于共享处理。
图8是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示选择和/或应用装置的实施例，它用于在网络中将彼此位置最近的可用PC定位以供共享处理用。
图9是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示系统体系结构的实施例，用于执行一项由PC模仿的请求，请求使用并行处理装置进行搜索，而该并行处理装置利用一定数量的连网PC。
图10A-10I是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示使用防火墙的系统体系结构的实施例，该防火墙用于将网络中可接至网络进行共享处理的PC(包括其规模缩小至微芯片的系统)的部分与只准访问PC用户的部分隔开；还显示另一个选代优选功能，其中网络中每个PC可在涉及网络中一个或多个从属PC的共享处理操作中用作或是主要或是从属PC；及显示家用或商用网络系统。
图11是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示系统体系结构的实施例，该体系结构用于通过无线装置将PC簇连接以建立尽可能近的(因此也是最快的)连接。
图12是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示用于通过无线装置将PC连至卫星的系统体系结构的实施例。
图13是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示系统体系结构的实施例，该体系结构将通过无线装置的完全互连性提供给一簇网络中的PC。
图14A是计算机网络如因特网的区段的简化图，显示转发器的实施例，通过它PC可识别网络簇中一个或多个最近的可用PC以便通过无线装置将它(们)指定供共享处理用。图14B显示无线地连接的簇；图14C显示带有转发器及连至因特网的网络有线连接的无线簇；图14D显示带有转发器的网络客户/服务器有线系统。
图15是计算机网络例如因特网的区段的简化图，显示路由装置的实施例，它优选地使用宽带连接装置将PC的共享处理请求在网络内选择路由至网络中另一个具有一台或多台闲置而可用的PC的区域。
新网络计算机不仅将PC用作网络服务用户，还用作对网络的计算能力提供者。根据由PC拥有者(或租用者)提供给网络的经济资源在价值上类似于由提供连接性的网络提供者所提供的资源这一事实，新形式的计算机/网络经济结构允许实现这类网络与个人计算机之间的连接。
在网络提供者如互联网服务提供者(目前经常利用电信网以供连结用)与PC用户之间的现有单向功能关系中，网络提供者向例如因特网的网络提供付费接入(很像有线电视服务)，不像上述功能关系，此新关系意识到PC用户也能向用户的PC提供网络接入以供并行计算用，这具有类似价值。因此PC在多任务模式中，选代地或潜在地甚至实际上是同时地既在网上提供服务又使用服务。
此新网络在操作中的结构关系大致地相似于当今电力公司与连至公司的小型单独发电机之间所存在的关系，其中根据双方的运行决策，电功率可在任何一个方向内流动及在任何一个具体时间内由一定时间内电力流动的净余方向所决定，每一方相对于另一方可处于或是借方或是贷方位置，并按此结算。在不断解除价格管制的电力工业中，电力(其发生与传输两者)正在跨越贸易界限的竞争性市场上成为可买和卖的商品。在具有为新网络建议的结构关系的情况下，随着时间推移将会在新的计算机能力工业中发展并行自由市场结构，而该计算机能力工业由以各种方式提供共享处理的个人计算机网所主宰。
在此新网络及其结构关系中将网络提供者以可能的最广阔方式定义为一个实体(公司或其它商业机构，政府，不营利机构，合作体，财团，委员会，协会，社团或其它组织或个人)，该实体向个人计算机用户(下面将最广义地加以定义)提供连至任何网络的初始的和后续的连接硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件和/或服务，而该网络可以是例如因特网和因特网II或WWW或它们现在或将来的等效网，共存网或后继网，例如包括任何现有类型因特网接入提供者(ISP)的超因特网，现有类型的ISP包括电信公司，有线电视或广播公司，电力公司，卫星通信公司，或它们现有或将来的等效的、共存的或后继公司。网络提供者的网络中所用连接装置，包括个人计算机或其等效的或后继者之间所用的，最好是极宽带的，例如使用纤维光缆或无线装置，但不排除其它装置，其中包括电视同轴电缆和电话扭线对，以及相关连的网关，桥接器，路由器和开关，并带有所有相关连的硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件以及它们现有的和将来的等效的或后继部件。由提供者使用的计算机包括任何计算机，其中包括大型主机，小型机，服务器和个人计算机及它们的相关连的硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件和它们现有的和将来的等效的或后继装置。
在网络提供者之外的其它网络控制层也需要用以控制网络结构和功能的任何方面，任何一层可以或可以不控制PC用户和与它们直接交互。例如，至少一层网络控制层例如万维网财团(W3C)或因特网社团(ISOC)或其它特定工业财团需建立和保证遵循任何预先规定的连至网络的任何硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件的网络标准和/或协议和/或工业标准协定。根据这些财团/社团的一致意见，其它网络控制层应负责网络的管理和操作。这些其它网络控制层可由任何网络实体构成，包括刚才前面为网络提供者规定的那些。
提供的网络的主要规定特性为PC用户间的通信连接(包括任何形式的硬件和/或软件和/或固件和/或部件)，包括电磁的(例如光和无线电或微波)和机电的(也不排除生化的或生物的)，最优地将最多可能的用户连接起来(或直接或间接)，例如因特网(如因特网II)和WWW网和等效的和后继网，例如超因特网。这类多层网络很可能与不同技术能力共存，例如因特网和因特网II，但对例如电子邮件这样的标准网络功能将有层间的互连，因而就能在层间自由通信。
个人计算机也以最可能广阔的方式定义为使用个人计算机的任何个人或其它实体，此个人计算机定义为任何数字的或模拟的或神经的计算机，具体地包括基于微处理器的个人计算机，具有一个或多个微处理器(每个包括一个或多个并行处理器)的一般现有形式(硬件和/或软件和/或固件和/或任何其它部件)和它们现有和将来的等效或后继形式，例如工作站、网络计算机、手持个人数字助理、个人通信器例如电话和寻呼机、适用的计算机、数字信号处理器、基于神经的计算机(包括PC)、娱乐设备例如电视机、录像机、摄像机、光盘或数字光盘(CD或DVD)放映机/摄制机、无线电和照相机、其它手持电子设备、商用电子设备例如打印机、复印机、传真机、汽车或其它运输设备及其它现有或后继设备，包括一个或多个微处理器(或功能上或结构上的等效设备)，特别那些个人直接使用的设备，使用一个或多个微处理器，由无机化合物如硅和/或其它无机或有机化合物；现有和将来形式的大型主计算机、小型机、微型机及甚至于超计算机也都包括在内。如上面所定义的这类个人计算机具有拥有者或租用者，他们不一定是计算机用户。最好连续地将计算机接至网络，例如因特网、WWW或等效的或后继网。
并行处理定义为共享处理的一种形式，涉及在解决相同计算问题或其它任务中涉及的两个或多个微处理器。大规模并行微处理器处理涉及大量微处理器。在今日技术中，可能将大规模并行处理考虑为大约64个微处理器(此文中称为节点)，而在使用PC微处理器的Intel超计算机设计中已成功地测试过超过7,000个节点(Pentium Pros)。预料到继续改善软件后将能使用多得多的节点，很可能只受在一个给定网络中可用的微处理器数量的限制，甚至一个非常大的网例如因特网或其等效的和/或后继的网如超因特网也如此。
宽带波长或宽带网传输在此处定义为一种传输速度(通常以每秒的位数测量)，这种速度足够高(或大致地至少对应于一个或多个微处理器的内部时钟速度乘以微处理器通道数，等于每秒指令数或每秒操作数或每秒计算次数)从而使处理器的处理输入和输出，尤其在高峰处理层上，实际上不受完成某种形式的并行处理尤其包括大规模并行处理的微处理器之间的网络连接带宽的限制。由于此定义决定于微处理器速度，它将随着微处理器速度的增长而增长。一个大致的例子可以是现有的100MIPS(每秒百万条指令)微处理器，对于它的宽带连接应大于每秒100兆位(Mbps)；这是一个大致的近似。然而，上面引用的优选连接装置是纤维光缆，它目前早就在单个光纤上提供多个千兆位带宽并将在未来显著地改善，所以使用纤维光缆实际上保证了比微处理器速度大得多的数据传输的宽带宽来传输数据。提供宽带传输的连接装置可或为有线或为无线，而无线连接一般优选地适用于移动个人计算机(或等效的或后继的)及如下面另外所标明的计算机。无线连接带宽也增长得很快并可认为事实上能提供与纤维光缆相同的好处：远远超过数据处理速度的数据传输速度。
拥有者/租用者与提供者之间共享使用的经济基础是各方同意的遵照管理法规、规章或规则的所有项目，包括根据处理能力的净使用或净供应的周期测量而由一方向另一方付费。
在一个实施例中，如图1中所示，为使网络结构有效地发挥功能，应有一个仪表装置5(包括硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件)以测量PC1用户和网络2提供者之间的计算能力的流动，提供者2可提供连至因特网和/或万维网和/或因特网II和/或任何现有的或将来的等效的或后继者3，例如超因特网。在一个实施例中，PC用户应由可供网络使用的处理能力的某些净定额来测量，例如一个或多个标准测试测量速度上的净记分或总系统速度的其它性能特征，例如PC库的基准测试程序，ZD Winstone(潜在地包括硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件的测试)或例如微处理器的特别重要部件的特定个别记数(例如MIPS或每秒百万指令数)，这可能具有与应用有关的重要性，以及用网络使用这类资源所化的时间来测量。例如，在最简单情况下，这一种仪表只须测量PC可供网络处理用的时间4，并用它来与PC使用网络的时间(这早已正常地由提供者测量，如下面讨论的那样)相比较以得到净费用；这种仪表的可能位置包括在例如服务器那样的网络计算机处，在PC处，及这两者之间的连接之上的某点。作为标准术语的数据通过量是另一个潜在测量。
在另一个例子中，如图2中所示，也有一个仪表装置7(包括硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件)，它测量每个个别PC1使用的网络资源6量和与它们相关连的费用。例如，这将包括用于将数据自网络站点或将广播自网络作常规下载所化时间。普通工业中通常有支持按服务小时或按服务种类收费的现有仪表装置，其提供者如AmericaOnline，Compurserve和Prodigy。这类现有装置的能力可通过包括并行处理资源的测量而得到加强，该类资源由因特网服务提供者或等效提供者从其它PC用户分配给个别PC用户6，它也简单地按时间测量。一定时间内仪表5和仪表7的测量结果的时间上的净差4提供合理的收费依据。
选代地，如图3中所示，仪表10也可预期地对个别PC用户估计满足PC用户向网络(提供者或其它网络控制层)的处理请求所需网络资源量及相关的计划成本，通过执行该请求而提供批准该估计的手段，及当它出现时实时读出费用(选代地，此仪表可以只用于提醒9PC用户，一定的处理要求8已越出正常的先前已接收的参数，例如费用级别)。作为一个不正常的深搜索请求的例子，优先级或时间限制和搜索深度可优选地用作准则或限制参数，用户可依靠后者来确定或设定该装置。
优选地，网络可不涉及用户和提供者之间的付费，而由网络系统(软件、硬件等)提供用户和提供者两者的计算资源的主要等效用途(因为由任何一方操作的网络计算机可以潜在地成为计算资源的用户和提供者两者(假设在多任务环境中，甚至是同时地)，潜在地具有用户的优先选择(例如在用户分布或用户信用线的基础上或通过相对的即时支付)。
如图4中所示，PC和其它用户的使用优先级和范围可在网络(提供者或其它)的“默认为标准级别用途”基础上进行控制，及由用户决策在由特定网络提供者所规定的基础上改写(或由其它网络控制层改写)。一个明显的默认基础是对上面描述的提供者花费完PC的或其它用户的全部信用余额，然后提供者向用户在贷给基础上进一步提供规定的服务，直至达到一定设定的限额；根据资源和/或信用历史，不同用户可有不同限额。
例如以所拥有的或租用的特定微处理器硬件为基础，特定类型的PC用户可接至一组最大数量的并行PC或微处理器，而较小的或基本用户一般接至较少PC，反之亦然。特定类型的用户也能在执行它们的网络处理时具有不同优先级。根据新网络计算机系统的共享处理资源的独特特征，可以在用户和提供者之间提供非常广阔范围的特定结构形式，传统的和新颖的两者都有。
例如，在最简单的情况下，如图4A中所示，在初始系统实施例中，标准PC1对于使用并行处理的用户请求11可由系统软件13(如图4B中所示)默认定为只使用一个其它基本上相同的PC12微处理器以供并行处理或多任务之用，如图4C中所示；当网络系统随着时间推移而不断升级时，可以使用更多标准数量的PC微处理器，例如在下一层次用大约三台PC，如以后图10G中所示(它也可说明一个PC1用户以额外费用实行一个改写选择以便在默认的一台PC微处理器的标准之上使用一层服务)总共约为4台，然后约8台，约16台，约32台，约64台等等，或者其间事实上可用任何数量，外加复杂的改写选择。最后可有多得多的PC微处理器用于标准PC用户(实际上任何数量)，最好从大约128台开始，然后约256台，然后约512台，随后约1024台，随着时间推移而以此类推，同时网络及其所有部件都逐步升级以处理不断增长的数量，随着时间推移，即使在标准用户层次上系统的规模可改变性也是实质上不受限制的。
优选地，对于大多数标准PC用户(包括现有的和将来的等效的和后继者)而言，与因特网(或现有的和将来的等效的或后继网，例如超因特网)相连并不需要PC用户付费，因为作为对这种接入因特网的变换，PC用户在PC闲置时总使他们的PC让网络用作并行处理。因此，因特网服务提供者(包括现有和将来等效的和后继者)在争取PC用户顾客方面的竞争中涉及的因素包括所提供接入服务的方便程序和质量及向标准PC用户提供共享处理而不额外收费，或是共享处理的层次，表现在例如在标准情况下给一个主PC指派的从属PC的数量。ISP也会从ISP网络内部或外部竞争并行处理操作以便在它们的网络上发挥主导作用。
此外，如图5中所示，在另一实施例中有一个(硬件和/或软件和/或固件和/或其它的)控制装置用于控制用户的PC接入至网络。在此最简单形式中，例如手动操作机电开关中，PC用户可设置此控制装置以便当PC用户不用PC时提供PC供网络用。选代地，PC用户可利用多任务硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件将控制装置设置为只要PC处于闲置状态，那怕是暂时，就将PC提供网络使用(来自因特网或其它网络的广播或“推动”应用程序仍能在台式背景中运行)。或者更简单地，如图5A中所示，只要装在PC中的软件控制装置12检测到所有用户应用程序都关闭及PC1可供网络14用(可能在由用户设定的一段时间延迟之后，就像常用的节省屏幕软件那样)，装置12就通知15网络计算机，例如服务器2，通知它PC可供网络用，后者即可控制PC1以供另一个PC并行处理或多任务处理之用。这一共享处理可继续下去，直至装置12检测到在第一台PC中打开了16一个应用程序(或在多任务环境中为了更快地响应，在第一次敲键盘时)，此时装置12通知17网络计算机例如服务器2，告诉它PC已不能再供网络使用，如图5B中所示，因此网络即停止使用第一台PC。
在优选实施例中，如图6中所示，有一台(硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件)PC1用的信号装置18，用于足够详细地标明或向网络通知15用户PC是否可供网络使用14(及是完全使用还是只能多任务操作)及它的特定的(硬件/软件/固件/其它部件)配置20(根据由PC提供的状态19)以便网络或网络计算机例如服务器2能有效地利用它的能力。在一个实施例中，转发装置位于用户PC之内并将其闲置状态或其它状态(例如改变状态时或周期地)广播或响应于来自网络装置的查询信号。
还有，如图7中所示，在另一实施例中，有一个位于一部分网络中(例如网络计算机，开关，路由器或另一个PC)的(硬件/软件和/或固件和/或其它部件)转发装置21，用于接收22PC装置状态广播和/或查询26PC的状态，如图7中所示。
在一个实施例中，如图8中所示，网络也可在其一部分硬件和/或软件(和/或固件和/或其它部件)中配备一种能力，可以允许它最有效地选择和利用可用的用户PC以完成由PC用户或网络提供者或其他人所启动的并行处理。为做到这点，该网络应具有(硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件)能力在地理网格线/连结装置23上精确地将每个PC定位在其位置上以便在尽可能靠近的PC(PC1和PC12)之间执行并行处理，这对于具有固定地理位置的PC是不困难的，这些PC习惯上组合成网格24，如图8中所示，但这需要一个运行的任何无线微处理器系统来测量它离它的网络中继站的距离，如下面在图14中讨论的那样。
因特网(或因特网II或后继网，例如超因特网)或WWW网计算机的一个主要能力是方便于PC用户或其它用户所做搜索。如图9中所示，搜索对多重处理特别适用，因为例如通常的搜索是寻找一个具有特定信息的特定因特网或WWW网的网站。这类网站搜索可按地理分区，不同的由网络定位的PC处理器1′通过所示有线装置99(或无线连接)通信以搜索每一区，整个区分为所示的八个分开的部分，它们最好大致相等，因此整个搜索时间只有一个处理器单独搜索的时间的大约1/8(假定PC1微处理器只提供控制而不管并行处理，有些情况下这样最好)。
作为一个典型例子，单个PC用户可能需要1,000分钟的搜索时间去找出请求的东西，对于多PC处理器的网络计算机来说，使用10个处理器时能在100分钟内完成搜索，或使用100个处理器在10分钟内完成或使用1,000个处理器在1分钟内完成(甚至于使用60,000个处理器在1秒钟内完成)；假定至少在时间上的应达到的性能透明度。网络的外部并行处理可最佳地为完全可改变规模的，实际上没有理论限制。
上面的例子也说明了网络并行处理的极大的潜在优势。在每个等效的例子中化费同样数量的网络资源，60,000处理器秒。但是使用相对大量的处理器，网络即可向用户提供相对立即的响应而在费用上无差别(或很小差别)—主要的优势。事实上，每个连至提供外部并行处理的网络的PC用户成为一个虚拟超计算机！如下面所讨论的，超计算机利用现用层次以上增加的一千倍(或更多)微处理器，从而经受性能上的类似量子跳跃。
在万维网(WWW)中任何有效搜索类似地需要这种能力。WWW当前以每年加一倍的速率增长，以致在WWW内搜索信息将在未来几何地变得愈来愈困难，特别是过一个年代，而要对于任何搜索找到有关WWW网站并阅览和分析网站内容已经是非常困难了。
因此利用大规模并行处理来搜索的能力应该成为有效的，并且显著地增强科学、技术和医学搜索器的能力。
这种增强的搜索(和分析)能力也将根本上改变任何项目和/或服务的买者和卖者之间的关系。对于买者说，大规模并行网络处理将有可能在世界范围内找到任何产品或定级非常高的产品或一类服务(对于性能、可靠性等而言)的最佳价格，或是价格/性能的最佳组合，或是给定价格下的最高定级产品，等等。产品的最佳价格可包括在买者可接受的特定发货时间参数范围内的最佳发货价格。
对于卖者而言，这类并行处理能显著地增强对给定产品或服务一直感兴趣的顾客在全世界范围内的搜索，提供极具针对性的广告。卖者甚至提供者能直接了解他们的客户并直接与他们交互以得到对特定产品和服务的反馈信息，以便更好地评估客户的满意程度及介绍新产品的开发。
类似地，系统的共享并行处理所提供的快速增长的能力在下列各方面产生明显的改进：例如世界范围内求模型那样的复杂仿真和一段时间内的局部天气预报系统，以及任何结构或产品的设计和测试，自飞机和摩天楼至新药和完善得多的人工智能(AI)在医学处理中的应用及将来自“推动”技术的PC用户的大量电子数据输入分类和组织。游戏的改善也是明显的，特别在现实仿真和交互性方面更如此。
自例子可以看出，例如超因特网的因特网或WWW网计算机系统能潜在地向PC用户提供比今日存在的最有能力的超计算机强得多的特殊新计算机能力层次。世界上总共已有大约35万兆片微芯片，其中约1万5千兆为某些类型的微处理器(大部分是相当简单的“家用”型，用于操纵手表，电视，照相机，汽车，电话等)。假定出现有速率增长，则十年内因特网/因特网II/WWW可以容易地具有一千兆个别PC用户，它们中每个提供平均总数为至少10个高度完善的微处理器(假定PC具有至少4个微处理器(或更多，例如16个微处理器或32个)和相关连的其它手持式家庭娱乐和具有微处理器或数字处理能力的商业设备，如数字信号处理器或后继设备)。距今十年时间内将有由至少1万兆个微处理器组成的全球计算机，由电磁波装置以接近光速的速度互连起来。
此外，如果上面指出的特别大量的“家用”微处理器，特别那些现在中间地用作个人计算机的设备，按照相同基本的一致同意的工业标准设计成PC用的并行微处理器(或等效的或后继的)或用于PC“芯片上的系统”(下面在图10A-H中将讨论)，以及如果它也由例如纤维光缆或等效的无线装置那样的宽带装置所连接，则潜在可用的并行处理器数量将大致地增加10倍，15年内的净潜在“标准”计算性能升至现有性能的10,000倍，还不包括摩尔定律的例行增长。此外，如果所有当前断续地操作的微处理器遵循一基本设计标准，则虽然每个微处理器的费用特别在最初会略为上升，但由于使用其它闲置的“家用”微处理器而增强了总的性能，所有用户的计算净费用会显著下降。总系统费用因而促使这些当前用作专业设备的微处理器变成事实上全部通用微处理器(例如PC)，其软件和固件提供它们的大多数显著功能。
将此归入上下文中，当今利用最新PC微处理器的通常超计算机不超过一百。使用连至所有外部并行处理的网络连接，一个网络超计算机用户可能最多使用1千兆微处理器，其能力比使用当今内部并行处理超计算机的能力高出10,000,000倍(假定都是相同微处理器技术)。由于上面提到的它的实际上无限制的可改变规模的性质，供超计算机用户和PC用户使用的资源在任何计算功能中会明显地变化，以致可用所必需的资源层次能有效地满足高峰计算负荷。
总之，关于PC和网络间能力的净供应，图1-9显示包括个人计算机在内的计算机的网络的系统的实施例，包括：网络服务装置，该服务包括浏览功能，以及例如并行处理的共享计算机处理，在网络内提供给个人计算机；至少两台个人计算机；至少一个个人计算机所用装置，当个人用户闲置不用该计算机时，后者可临时用于向网络提供共享计算机处理服务；以及在网络基础上监视向每台个人计算机或向个人计算机用户提供的服务。此外，图1-9显示的实施例中系统是规模可变的，即系统对个人计算机数量不加限制，包括至少1024台个人计算机；该系统是规模可变的，即系统对参加单个共享计算机处理操作的个人计算机数量不加限制，包括至少256台个人计算机；该网络连至因特网及其等效的和后继网，以使个人计算机包括至少一百万台；该网络连至万维网及其后继网；该网络包括至少一个参加共享计算机处理的网络服务器；监视装置包括一个用于测量个人计算机与网络之间计算能力的流动的仪表装置；该监视装置所包括的一个装置用于向个人计算机的个人用户提供在执行网络操作之前执行个人用户所请求的操作时对网络费用的预期性估计；该系统具有一个控制装置，用于允许和拒绝网络为共享计算机处理而接至个人计算机；网络接至个人计算机只限于个人计算机闲置时；以及个人计算机具有至少一个微处理器并通过连接装置与网络通信，该连接装置所具有的数据传输速度至少大于微处理器的高峰数据处理速度。
还有，相对于维持标准费用，图1-9显示包括个人计算机在内的计算机网络系统的实施例，包括：向网络内个人计算机提供包括浏览功能以及共享计算机处理(例如并行处理)在内的网络服务的装置；至少两台个人计算机；至少一台个人计算机所用装置，用于当个人用户闲置不用该计算机时将后者临时用于向网络提供共享计算机处理服务；以及用于在标准费用基础上维持向每台个人计算机或向个人计算机用户提供服务。此外，图1-9显示的实施例中系统是规模可变的，即系统对个人计算机数量不加限制，包括至少1,024台个人计算机；该系统是规模可变的，即系统对参加单个共享计算机处理操作的个人计算机数量不限，包括至少256台个人计算机；该网络连至因特网及其等效的后继网，以使个人计算机包括至少一百万台；标准费用是固定的；固定的标准费用为零；用于维持标准费用基础的装置包括将标准数量的个人计算机用于个人计算机的共享处理；该网络连至万维网及其后继网；个人用户可改写用于维持费用基础的装置以便个人用户可获得附加的网络服务；该系统具有一个控制装置，用于允许和拒绝网络为共享计算机处理而接至个人计算机；个人计算机具有至少一个微处理器并通过连接装置与网络通信，该连接装置所具有的数据传输速度至少大于微处理器的高峰数据处理速度。
浏览功能一般包括由类似于例如Microsoft Explorer 3.0或4.0及Netscape Navigator 3.0或4.0那样的现有因特网浏览器所提供的标准功能的那些功能，包括至少搜索万维网或因特网网站，全球地交换电子邮件和全球会议；一内联网使用相同的浏览器软件，但可能不包括对因特网或WWW网的接入。共享处理包括如上定义的涉及两台以上个人计算机的并行处理和多任务处理。网络系统是完全规模可变的，任何数量的PC微处理器都是潜在地可能的。
如图10A-10F中所示，为安排操作和安全事宜，个别用户最好有一台微处理器或等效设备指定为永久的或临时的主30控制装置(包括硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件)，它是不可由网络直接访问的(最好使用硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件的防火墙50)，但能在网络不使用其它从属微处理器40时控制它们的功能。
例如，如图10A中所示，一个典型PC1可有4或5台微处理器(即使在单片微处理器芯片上)，其中有1台主机30及3或4台从机40，其数量决定于主机30是一个要求最好4台从属微处理器40的唯一的控制器(通过任何部件的不同设计)还是一台具有与从机40相同或等效的微处理能力并与从属微处理器40并行地进行多重处理从而只要求最好3台从属微处理器40的主微处理器30。PC从属微处理器的数量实际上可增至任何数，例如至少约8台，约16台，约32台，约64台，约128台，约256台，约512台，约1024台，等等(这些倍数是优选的)；PC主微处理器30也可增加。还在主30和从40微处理器之间包括了优选防火墙50。如前面图1-9中所示，图10A的中PC1最好连至网络计算机2及连至因特网或WWW或现有或将来的等效或后继网3，例如超因特网。
其它通常的PC硬件部件例如硬盘驱动器61，软盘62，CD-ROM63，DVD64，闪速存储器65，RAM66，视频或其它显示器67，图形卡68和声卡69，连同存在它们之中的软件和/或固件可放置在优选防火墙50的两边，但是例如显示器67、图形卡68的声卡69的这种设备及那些既能读和又能写的并具有非易失性存储器(不需电源而保留数据，并且通常删除时必须重写)的设备，例如硬盘驱动器62，闪烁存储器65，软盘62，读/写CD-ROM63或DVD64最好放在防火墙50的PC用户一边，主微处理器也放在这一边，如图10A中所示，这主要为了安全的原因。选代地，这些设备中任何一台双备分的设备(或由于其它特殊需要)，例如第二台硬盘驱动器61可放在防火墙的网络一边。RAM66或等效的存储器通常是易失性的(当切断电源时即丢失数据)，一般应放在防火墙的网络一边。然而，至少一部分RAM可保持在防火墙50的主30微处理器一边，以使PC用户能保留使用与任何网络处理完全无关的用户PC1处理能力的核心部分；如不需要此能力，则主30微处理器可移至防火墙50的网络一边并在PC1用户一边用较简单控制器代替。
而主微处理器30也可控制由PC用户拥有或租用的几个或全部其它处理器60的使用，例如家用娱乐数字信号处理器70，特别当将来这种微处理器的设计标准符合上面所述网络并行处理要求时更是如此。在此一般方法中，PC主处理器使用从属微处理器或当它们闲置时(或工作在低优先级下执行可推迟的处理时)，将它们提供网络提供者或其它计算机使用。无线连结100最好广泛地用于家用或商用网络系统，包括使用没有(或具有)微处理能力的主远程控制器31，最好通过例如纤维光缆那样的宽带连接直接连至家用或商用个人网络系统的如从属配置中所示至少一个部件例如PC1；该优选连接将家用系统连至网络2，例如图10I中所示因特网3。
在如图10B中所示最简单配置中，PC1具有最好由防火墙50隔开的单个主微处理器30和单个从属微处理器40，两台处理器都用于并行或多任务处理或只有从机40如此使用，并最好连至网络计算机2和因特网3(及后继网例如超因特网)。事实上任何数量的从属微处理器40都可用。上面图10A中所示其它非微处理器部件也可包括于此简单图10B配置中。
优选地，如图10C中所示，希望微处理器80能将大部分或全部其它必需计算机部件(或它们现有或将来的等效或后继部件)，集成起来，如PC的存储器(RAM66，图形82，声卡83，电源管理84，网络通信85和视频处理86，还可能包括调制解调器87，闪速bios88，及其它部件或现有或将来等效或后继部件)及内部总线，这些都在单片芯片90上(硅、塑料或其它)，在工业中称为“系统在芯片上”。这类PC微芯片90最好具有与上面图10A中所示PC1相同的体系结构；也即，最好由防火墙50隔开的和最好连至网络计算机3和因特网3和例如超因特网的后继网的一台主控和/或处理单元93和一台或多台从属处理单元94(由PC1或网络2执行并行或多任务处理)。在如图10D中所示的最简单例子中，芯片90具有最好由防火墙50隔开的和最好连至网络计算机3和因特网3(及后继网例如超因特网)的单个主单元93和至少一个从单元94(主单元或者只有控制功能，或者也有处理功能)。
如本发明背景序言中第二段中指出的，在优选网络发明中，任何一台计算机潜在地可以选代地成为用户和提供者两者-双工模式。因此，任何优选地连至因特网3(及其后继网如超因特网)的网络2中的PC可以临时地用作主PC30，在一个时间内启动对网络2的并行或多任务处理请求，以便如图10E中所示地由至少一台从属PC40执行。在另一时间内同一台PC会成为一台从属PC40，执行另一台临时地执行主机30功能的PC1′所请求的并行或多任务处理请求，如图10F中所示。完成此选代方案的最简单方法是将并行处理软件的主和从两个版本都装入将参与并行处理的每一台PC1中，这样每一台PC1具有必要的软件装置连同较小的操作改动，例如切换装置，用于将由一个使用主软件的PC1用户启动的并行处理信号请求传送至至少一个第二PC1，触发其从属软件以响应而启动并行处理。
如图10G和10H中所示(它们与图10E和10F并行)PC从属处理器40的数量可增至任何其它数，例如至少为大约4台；处理系统是完全规模可变的，因此可进一步增至约8台，约16台，约32台，约64台，约128台，约256台，约1024台，等等(所标示的这些倍数是优选的)；PC主微处理器30的数量也可增加。
总之，对于主/从计算机的使用而言，图10A-10H显示包括个人计算机在内的计算机的网络系统的实施例，包括：至少两台个人计算机；至少一台个人计算机所用装置，当由其个人用户指挥时，暂时用作主个人计算机以启动和控制去执行与网络中至少一台其它个人计算机共享的计算机处理操作；至少一台其它个人计算机所用装置，当被其个人用户闲置不用时，使该计算机可暂时用作至少一台从属个人计算机以参加执行由主个人计算机控制的共享计算机处理操作；以及个人计算机所用装置，用于在共享计算机处理操作中使个人计算机在主机功能和从机功能之间交替执行。此外，图10A-10H显示的实施例包括：该系统是规模可变的，即该系统对个人计算机数量不加限制；该系统包括至少256台所述个人计算机；该系统是规模可变的，即系统对参加单个共享计算机处理操作的个人计算机数量不加限制，包括至少256台所述个人计算机；该网络连至因特网及其等效和后继网，以便个人计算机至少为一百万台；该共享计算机处理为并行处理；该网络连至万维网及其后继网；向所述网络内所述个人计算机提供网络服务的装置，包括浏览和广播功能以及例如并行处理的共享计算机处理；该网络包括至少一个参加共享计算机处理的网络服务器；这些个人计算机包括一个转发装置以使主个人计算机能确定最邻近的可用的从属个人计算机；最邻近的可用从属个人计算机与主个人计算机相兼容以执行所述共享计算机处理操作；这些个人计算机具有至少一台微处理器并通过一个连接装置与网络通信，该连接装置所具有的数据传输速度至少大于微处理器的高峰数据处理速度。
如上面图10A-10H中所说明的，防火墙50的优选使用提供了重要安全问题的解决方法，它优选地完全将向网络提供从属微处理器用于并行或其它共享处理功能的PC1与任何访问或保留有关该共享处理的任何元件的信息的能力隔离开。此外，当然，防火墙50对主PC提供防止外来黑客侵犯的安全；由于减少对加密和验证的需求，使用防火墙50后可提供相对增加的计算速度和效率。除用于例如个人计算机的计算机外，如以上所说明的，上面说明的防火墙50可用于任何具有“家用”型微处理器的设备，例如电话或电视或汽车。
总之，有关防火墙的使用，图10A-10H显示在计算机的网络内工作的包括个人计算机的计算机的系统体系结构的实施例，包括：一台具有至少两个微处理器和具有连至计算机网络的连接装置的计算机；该计算机体系结构包括一个供个人计算机使用的防火墙装置，用于限制网络只接至一部分个人计算机的硬件、软件、固件和其它部件；该防火墙装置不允许网络接至至少一台具有用作主微处理器的装置的微处理器，该微处理器启动和控制去执行与至少一台其它具有用作从属微处理器的装置的微处理器共享的计算机处理操作；及该防火墙装置允许该网络接至从属微处理器。此外，该系统体系结构显示地包括，例如：该计算机是一台个人计算机；该个人计算机是一片微芯片；该计算机具有一个控制装置，用于允许和拒绝网络接至该计算机以执行共享计算机处理；该系统是规模可变的，即该系统对个人计算机数量不加限制，包括至少256台所述个人计算机；该网络连至因特网及其等效和后继网，以使个人计算机至少为一百万台；该系统是规模可变的，即该系统对参加单个共享计算机处理操作的个人计算机数量不加限制，包括至少256台所述个人计算机；该个人计算机具有至少一个微处理器并通过连接装置与网络通信，该连接装置具有的数据传输速度至少大于微处理器的高峰数据处理速度。
如以上所述PC1微处理器与图10A-10B中的PC(或其等效或后继者)或图10C-10D中所讨论的PC“系统在芯片上”的并行微处理器按相同基本的一致意见工业标准设计，则虽然每个微处理器的费用会略为上涨，特别在最初，但由于使用其它闲置的“家用”微处理器而提高了总体性能，因而差不多同时显著地降低全部用户的净计算费用。对于全部用户的潜在实质利益是提供有力的推动以在这类基本并行网络处理的设计的不断发展的基础上在重要工业的硬件、软件和其它标准上述成共识。如果一开始就采用这类基本工业标准和最初地用于最小数量的共享微处理器，及如果在逐步基础上在时间上逐步地分段实现包括更大复杂性和更多共享的微处理器的设计上的改进，则在全部部件层次上向超因特网体系结构的转换将是相对地容易和费用不贵(反之，突然的大规模转换的尝试将是高度困难和特别昂贵的)。此处说明的超因特网系统体系结构的规模可改变性(在垂直和水平两方面)使这种合情理的方案成为可能。
到1998年，制造技术的改进将允许2千万个晶体管做在单片芯片上(其电路薄至0.25微米)，及在下个阶段将是5千万个使用0.18微米电路的晶体管。芯片上的整个计算机最好直接用纤维光缆或其它宽带连接装置连接，因而使相连的微处理器本身的速度成为网络系统或其任何部分中数据通过量的限制因素。
对于未压缩成单个芯片的计算机，任何这类PC的内部总线的传输速度最好足够高以使至少PC微处理器的所有处理操作都不受限制及微处理器芯片最好由纤维光缆或其它宽带连接装置直接连接，如同上面说明的系统芯片。
个别用户PC可通过任何电磁装置连至因特网(通过内联网)/因特网II/WWW或后继网，例如超因特网(或其它网)，此连接装置最好具有纤维光缆的速度，但在混合系统中纤维光缆用作中继线而同轴电缆用于连至个别用户，这样在最初比较经济，但除非电缆能做成(通过硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件装置)能提供足够宽的宽带连接以提供所连的微处理器的无限制的通过量，这样做并不优选。给定纤维光缆或等效连接装置的传输速度和带宽，常规网络体系结构的好的系统性能应是可以接受的，有可能实现用户间的实际上完全的互联网络。
然而，在其它条件相同的情况下，将物理上最邻近的可用微处理器利用起来，就能获得任何并行处理操作的最快速度。因此，如先前图8中所示，网络需要一种装置(通过硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件)以在持续进行的基础上向每台PC提供能力来知道最近的可用PC的地址，可能顺序地自最近处到最远处，先是紧邻于该PC的区域或网络及然后是邻近区域的网络。
用于将PC聚集在一起的网络体系结构因此是优选的并可由有线装置构成。然而，如图11中所示，可能最好用无线100装置来构成个人计算机1′的局域网簇101(或网孔)，因为用此方法可以更容易将物理邻近处的任何PC1直接接至其最近的其它PC1′，这将在下面进一步讨论。此外，至少数个网络提供者对任何给定地理区域服务以提供竞争性服务和价格的做法在经济上是优选的。
这些无线PC连接最好装在PC内并能通过无线或有线装置与簇或网格地理区域内所有可用PC通信，这些区域既可以是近的也可是远至无线传输的实际极限距离。
如图12中所示，无线PC连接100可连至现有非PC网络部件，例如一个或多个卫星110，或连至现有或将来等效或后继部件，及无线传输可以是常规无线电波，例如红外或微波，或电磁波频谱的任何其它波段。
此外，如图13中所示，这种无线或有线方案可以容易地在未来开发具有完全互连性能的可用PC1′的网络簇101；也即，簇101中每个可用PC1直接连接(最好无线地100)至簇101中其它每个可用PC1，经常按照个别PC变成可用或不可用而调整。已知某些有线宽带宽连接的速度，例如纤维光缆，这种具有完全互连性的簇101肯定是一个可能的实施例。
如图14A-14D中所示，这种无线系统最佳地包括一个无线装置120，它包括硬件和/或软件和/或固件和/或其它部件，例如以上描述的最好装在PC内的PC1可用性装置，它具有类似网络的能力，能通过转发器或其功能上等效的和/或其它装置测量自其簇101中每个PC1至簇101中最近的其它PC1′的距离。如图14A中所示，可在连至簇101中每台PC的转发装置之间以常规方式完成这种距离测量；例如，通过事实上测量自转发装置120发出无线传输至接收无线传输响应106的时间延迟而测量距离，其中该转发装置120的查询信号105请求由主PC1启动共享处理，该无线传输响应106通知已收到查询信号105的簇101中每台闲置PC1′用作从属PC的可用性。主PC1收到的第一响应信号106′是来自最近的可用从属PC1″(假定为一台从属PC和一台主PC的最简单共享处理情形)，后者将由请求的主PC1选用于共享处理操作中，因为被共享微处理器愈近，则共享PC间无线连接100的速度愈快(假定每台PC1′之间连接装置和其它部件是等价的)。查询信号105可以为例如最近的兼容的(起初可能由系统的功能要求定义为等同的微处理器)从属PC1″规定其它选择准则，其中第一响应信号106′如上地选择。
尽管在由有线99装置连接的PC1″之间的连接距离一般较大(由于和无线连接一样不在视线内)，如图14A中所示，但由于例如纤维光缆的优选宽带宽传输装置的传输速度如此高而能抵消此更大距离，所以此相同转发器方案也可用这些PC之间。从成本角度看，此有线方案对这些早已由宽带宽传输装置连接起来的PC可能是优选的，因为不再需要外加的无线部件如硬件和软件。在此情况下，相同的转发装置120也可优选地以与上面所描述的用于无线簇101中连接的PC的大致相同的方式运行于有线簇101中。例如图10I中提及的家用或商用网络那样的包括由无线和有线装置两者连接的PC1的网络希望具有移动PC或其它最好使用无线连接的计算装置。决定于PC间距离和其它因素，网络2的局部簇101可在PC间无线地连接，并通过连至有线宽带宽传输装置的转发装置连至网络2，如图14C中所示。
如图14D中所示，相同的一般转发装置120也可用于有线100网络系统2中，该系统2使用由例如ISP操作的网络服务器98，或者用于其它网络系统体系结构(包括客户/服务器或对等网)或技术中熟知的拓扑结构(包括环形，总线型和星形)或它们将来的等效或后继网。
图14中用于建立供并行或其它共享处理用的局部PC簇101的方案具有以下主要优点：它避免使用网络计算机例如服务器(及如为无线的，例如甚至包括连接装置的其它网络部件)，因此簇101内整个局部PC系统可以不依靠网络服务器、路由器等独立地运行。尤其如用无线装置，则簇101的规模可扩大很多，通常只受PC传输功率，PC接收灵敏度和当地条件的限制。此外，如图14B中所示，簇101可通过无线装置100与相邻或其它簇101通信，后者可超出其直接传输范围。
为改善涉及相当数量从属PC1的共享处理的响应速度，在处理请求开始之前最好建立一个簇101内的PC1的虚拟潜在并行处理网。这由每个闲置PC1内的转发装置120来完成，当一个潜在从属机变为闲置时或以后周期地成为闲置时，它通过其转发器120广播其可用状态，以便局部簇101内每个潜在主PC1能相对经常地保持它自己的最邻近它的可用作从机的闲置PC1的目录121。该目录121包括例如主PC(它起起可能只是一个其它PC1)的标准数量的可用从属PC1清单或更多数量的清单，最好顺序地自最近可用PC至最远者。最好在相对新的基础上更新可用从属PC1目录，或当目录121内潜在从属PC的闲置状态发生变化时或者周期地进行更新。
这类特定簇101只要较少在地区上任意规定，就能更为有效，因为每台个别PC在其本身特定簇中心时更为有效。在任何给定时候将每个PC所要求的微处理器数量规模加大或减小也更为完整。
由这类特定无线簇最佳地提供的完全的有潜力的互连性能也是突出的，因这类簇模仿动物脑子的神经网络结构，其每个神经细胞，称为神经元，以非常复杂方式与其周围神经元互相连接。通过比较可知，以上描述的全球网络计算机可望在十年内具有至少十倍于人脑中神经元数量这么多的PC，它们将由电磁波连接，其传播速度靠近光速，约比人脑神经元传输速度快300,000倍(然而神经元靠近得多)。
再补充一点：在下一个十年内，当个别PC变得复杂得多和更为面向网络，兼容性问题变得不重要，因所有主要类型的PC都能彼此仿真，及大多数软件，特别是相对于并行处理的软件，将不再是硬件限定的、近期内重要的是设置兼容的硬件、软件、固件和其它部件的标准以便通过全球网络计算机的部件达到最佳性能。
在设计出网络系统的主要部件兼容性之前，现有部件的当今不兼容性显著地增加了涉及大网络间并行处理的困难。例如Java的编程语言是一种方案，能对此暂时性问题提供部分解决手段。此外，使用现有标准的类似配置，例如使用具有特定Intel Pentium芯片(具有其它相同或近似相同的部件)的PC，可能是现有技术中最好的方法，用于消除许多严重的存在问题，这些问题可在将来通过为系统部件采用合理的一致同意的标准而容易地绕过。所有感兴趣的各方的潜在收益大大超过潜在成本。
上面描述的全球网络计算机系统有一个附加的优点，即能减少计算机硬件、软件、固件和其它部件的严重的不断扩大的很快过时问题。由于上面的优选系统是其用于并行处理的组成部分的总和，每个特定PC部件变得不太重要。只要有可能利用是够带宽接至网络，就可能通过网络接至众多的用户暂时使用的技术上有用的PC而完全补偿用户本身PC的所有其它技术不足之处。
虽然很清楚全球网络计算机可跨越国家的地理边界，其操作不应由这些地区的不一致或任意的法律所不恰当地限制。所有国家都有相当压力要遵循一般都同意的合理系统体系结构和运行标准，因为不参加全球网络计算机的代价是如此潜在地高以致在任何地方在政治上都不可能。
如图15中所示，由于夜间很大数量的用户PC是完全闲置或近乎如此，所以最佳方案是由网络将涉及大量尽可能靠近的具有不间断可用性的处理器的最复杂的大规模并行处理选择路由转至地球上经历黑夜的地理区域，并甚至在地球旋转时也转移计算资源以将它们保持在那里。如图15中所示，地球西半球131上网络2内至少一台PC1的在白天的至少一个并行处理请求通过例如纤维光缆那样的极宽带宽连接有线99装置传送至地球东半球132以便交由网络2′的至少一台在夜间闲置的PC1′去执行，以及该结果又通过相同装置传回至网络2和至少一台发出请求的PC1。如同网络工业中通常所做那样，例如由ISP操作的局部网络中的个别PC将很可能组合为簇或网格。如同操作电力网格和电信和计算机网络那样，来自许多PC和许多网络的许多这类处理请求可以如此选择路由以供远程处理，其中随着时间的推移在自然的进展中系统复杂性事实上在增长。
这种应用超过用于操作以上描述的网络计算机或包括任何有关连的计算机或网络硬件、软件或固件(或其它部件)、设备和方法在内的系统所需所有新的设备和方法。特定地包括但不限于以下装置(以它们现有或将来的形式，等效的或后继者)：所有允许运行的PC和网络软件和固件操作系统，用户接口和应用程序；所用允许运行的PC和网络硬件设计和系统体系结构，包括所有PC和其它计算机和网络计算机、例如服务器、微处理器、节点、网关、桥接器、路由器、开关和所有其它部件；所有供网络提供者、PC用户、和/或其它人用的允许运行的财务上的合法交易、安排和实体，包括任何项目的买卖或网络上的服务或任何这类买者和卖者之间的任何其它交易；以及由第三方向前述PC用户、网络提供者、和/或其它人的任何一部分人或全部提供的所有服务，包括选择、采办、建立、实施、集总、运行和完成维护。
上述实施例如上所述地满足本发明的各项目的。然而，熟悉技术的人清楚地知道，上述说明以优选实施例的形式描述，因此可在不背离本发明范围的情况下做出不同改变和变动，本发明范围由所附权利要求书定义。

Claims (51)

1.一种包括个人计算机的计算机网络系统，包括：
用于向所述网络内所述个人计算机提供网络服务的装置，所述网络服务包括浏览功能以及例如并行处理的共享计算机处理；
至少两台所述个人计算机；
供至少一台所述个人计算机使用的装置，当个人用户闲置不用所述个人计算机时，所述装置将所述个人计算机临时用于向所述网络提供所述共享计算机处理；以及
用于在网络基础上监视向每个所述个人计算机或向所述用户提供的所述服务的装置。
2.权利要求1的系统，其中所述系统是规模可变的，也即所述系统对所述个人计算机的数量不加限制。
3.权利要求2的系统，其中所述系统包括至少1024台所述个人计算机。
4.权利要求1的系统，其中所述系统是规模可变的，也即所述系统对于参加单项共享计算机处理操作的所述个人计算机数量不加限制。
5.权利要求4的系统，其中所述系统包括至少256台所述个人计算机。
6.权利要求1的系统，其中所述网络连至因特网及其等效的和后继网，以使所述个人计算机包括至少一百万台。
7.权利要求1的系统，其中所述网络连至万维网及其后继网。
8.权利要求1的系统，其中所述网络包括至少一台参加所述共享计算机处理的网络服务器。
9.权利要求1的系统，其中所述监视装置包括一个仪表装置，用于测量所述个人计算机与所述网络之间的计算能力的流动。
10.权利要求1的系统，其中所述监视装置包括一个装置，用于在所述网络执行所述个人计算机的所述个人用户所请求的操作之前，向所述个人用户提供对于所述网络执行所述操作所需费用的预期估计。
11.权利要求1的系统，其中所述系统具有一个控制装置，用于允许和用于拒绝所述网络接至所述个人计算机以作共享计算机处理之用。
12.权利要求1的系统，其中所述网络接至所述个人计算机的操作只限于所述个人计算机闲置的时间内。
13.权利要求1的系统，其中所述个人计算机具有至少一个微处理器，并通过一个连接装置与所述网络通信，所述连接装置具有至少大于所述微处理器的高峰数据处理速度的数据传输速度。
14.一种包括个人计算机的计算机网络系统，包括：
用于向所述网络内所述个人计算机提供网络服务的装置，所述网络服务包括浏览功能以及例如并行处理的共享计算机处理；
至少两台所述个人计算机；
供至少一台所述个人计算机使用的装置，当个人用户闲置不用所述个人计算机时，所述装置将所述个人计算机临时用于向所述网络提供所述共享计算机处理；以及
用于为向每个所述个人计算机或向所述用户提供的所述服务维持标准费用基准的装置。
15.权利要求14的系统，其中所述系统是规模可变的，也即所述系统对所述个人计算机数量不加限制。
16.权利要求15的系统，其中所述系统包括至少1,024台所述个人计算机。
17.权利要求14的系统，其中所述系统是规模可变的，也即所述系统对参加单项共享计算机处理操作的所述个人计算机数量不加限制。
18.权利要求17的系统，其中所述系统包括至少256台所述个人计算机。
19.权利要求14的系统，其中所述网络连至因特网及其等效的和后继网，以使所述个人计算机包括至少一百万台。
20.权利要求14的系统，其中标准费用是固定的。
21.权利要求14的系统，其中固定的标准费用为零。
22.权利要求14的系统，其中所述用于维持标准费用基准的装置包括用于将标准数量的所述个人计算机提供用由所述个人计算机做的共享处理之用。
23.权利要求14的系统，其中所述网络连至万维网及其后继网。
24.权利要求14的系统，其中所述个人用户可改写所述用于维持标准费用基准的装置以使所述个人用户能获得附加网络服务。
25.权利要求14的系统，其中所述系统具有一个控制装置，用于允许和用于拒绝所述网络接至所述个人计算机以供共享计算机处理之用。
26.权利要求14的系统，其中所述个人计算机具有至少一台微处理器，并通过连接装置与所述网络通信，所述连接装置具有至少大于所述微处理器的高峰数据处理速度的数据传输速度。
27.一种包括个人计算机的计算机网络系统，包括：
至少两台所述个人计算机；
供至少一台所述个人计算机使用的装置，用于当由其个人用户指挥时，使所述个人计算机临时用作主个人计算机以便启动和控制执行与所述网络中至少一台其它所述个人计算机共享的计算机处理操作；
供至少一台其它所述个人计算机使用的装置，当其个人用户闲置不用所述个人计算机时，所述装置将所述个人计算机临时用作至少一台从属个人计算机，以便参加由所述主个人计算机控制的共享计算机处理操作的执行；以及
供所述个人计算机使用的装置，用于在指挥下将所述个人计算机在所述共享计算机处理操作中交替地用作主机和用作从机。
28.权利要求27的系统，其中所述系统是规模可变的，也即所述系统对所述个人计算机数量不加限制。
29.权利要求28的系统，其中所述系统包括至少256台所述个人计算机。
30.权利要求27的系统，其中所述系统是规模可变的，也即所述系统对参加单个共享计算机处理操作的所述个人计算机数量不加限制。
31.权利要求30的系统，其中所述系统包括至少256台所述个人计算机。
32.权利要求27的系统，其中所述系统是规模可变的，也即所述系统对参加单项共享计算机处理操作的所述个人计算机数量不加限制。
33.权利要求27的系统，其中所述系统包括至少256台所述个人计算机。
34.权利要求26的系统，其中所述网络连至因特网及其等效的和后继网，以使所述个人计算机包括至少一百万台。
35.权利要求27的系统，其中所述共享计算机处理是并行处理。
36.权利要求27的系统，其中所述网络连至万维网及其后继网。
37.权利要求27的系统，其中有一个用于向所述网络内所述个人计算机提供网络服务的装置，所述网络服务包括浏览和广播功能，以及例如并行处理的共享计算机处理。
38.权利要求27的系统，其中所述网络包括至少一台参加所述共享计算机处理的网络服务器。
39.权利要求27的系统，其中所述个人计算机包括一个转发装置以使主个人计算机可确定最邻近的可用从属个人计算机。
40.权利要求27的系统，其中所述最邻近的可用从属个人计算机在执行所述共享计算机处理操作中与所述主个人计算机兼容。
41.权利要求27的系统，其中所述个人计算机具有至少一台微处理器，并通过连接装置与所述网络通信，所述连接装置具有至少高于所述微处理器的高峰数据处理速度的数据传输速度。
42.一种供包括个人计算机在内的计算机在计算机网络内发挥功能的系统体系结构，包括：
一台具有至少两台微处理器和具有一个连至计算机网络的连接装置的计算机；
所述计算机的所述体系结构包括一个用于个人计算机的防火墙装置，用于限制所述网络只能接至所述个人计算机的一部分硬件、软件、固件和其它部件；
所述防火墙装置不允许所述网络接至至少一台具有一个发挥主微处理器功能的装置的所述微处理器，所述微处理器用于启动和控制执行与所述至少一台其它的具有一个发挥从属微处理器功能的装置的微处理器共享的计算机处理操作；以及
所述防火墙装置允许所述网络接至所述从属微处理器。
43.权利要求42的系统体系结构，其中所述计算机是一台个人计算机。
44.权利要求43的系统体系结构，其中所述计算机是一片微芯片。
45.权利要求42的系统体系结构，其中所述计算机具有一个控制装置，用于允许和用于拒绝所述网络接至所述个人计算机以作共享计算机处理之用。
46.权利要求43的系统，其中所述系统是规模可变的，也即所述系统对所述个人计算机数量不加限制。
47.权利要求46的系统，其中所述系统包括至少256台所述个人计算机。
48.权利要求43的系统，其中所述网络连至因特网及其等效的和后继网，以使所述个人计算机包括至少一百万台。
49.权利要求43的系统，其中所述系统是规模可变的，也即所述系统对参加单项共享计算机处理操作的所述个人计算机数量不加限制。
50.权利要求49的系统，其中所述系统包括至少256台所述个人计算机。
51.权利要求43的系统，其中所述个人计算机具有至少一台微处理器，并通过连接装置与所述网络通信，所述连接装置具有至少大于所述微处理器的高峰数据处理速度的数据传输速度。
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