? BUDUJEMY KOMPUTER W PLECAKU!
Spisu treści:
- Intel: budowanie na barkach olbrzymów
- AMD: Obliczenia równoległe do końca
- OPEL: Tak długo, krzem, witaj, arsenek galu!
- Jechać jutro w stronę jutrzejszego topnienia
Nie ma dwóch możliwości: komputer zwalnia z wiekiem.
To może być trochę trudne -komputery są szybsze i mniejsze niż kiedykolwiek wcześniej, ale wydajność procesora po prostu nie posuwa się naprzód w swoim ostatnim zawrotnym tempie. W pewnym momencie występowały od 50 do 60 procent skoków w wynikach z roku na rok. Obecnie standardem jest od 10 do 15 procent poprawek.
Na szczęście komputery w wieku pięciu lat mogą nadal wykonywać codzienne zadania, więc spowolnienie działania nie jest wielkim problemem. Plus, to miłe, nie trzeba wymieniać komputera co drugi rok w dół gospodarki. Ale technologia nie posuwa się naprzód, utrzymując status quo. Przyszłość potrzebuje prędkości !
"Nie sądzę, że są jakieś wątpliwości, ale heterogeniczne architektury są sposobem na przyszłość."Na szczęście Największe nazwiska w procesorach PC nie są zadowolone ze status quo. Twórcy chipów pracują wściekle, aby rozwiązać problemy związane z zwolnieniem Prawa Moore'a i powstaniem ściany mocy, chcąc utrzymać pedał wydajności w metalu.
Więc jakie radykalne sztuczki mają na sobie rękawy ? W rzeczywistości jest kilka różnych rodzajów, a każdy z nich ma ogromny potencjał na przyszłość. Rzućmy okiem na zasłonę.
Intel: budowanie na barkach olbrzymów
Czy możemy naszkicować dzisiejsze słabe przyrosty wydajności do załamania w prawie Moore'a? Nie do końca. Legendarna linia Moore'a może być często błędnie cytowana, by mówić o wydajności procesora, ale litera Prawa obraca się wokół liczby tranzystorów w obwodzie podwajającym się co dwa lata.
Podczas gdy inni producenci mikroukładów próbowali zmniejszyć tranzystory i wycisnąć więcej z nich Intel, firma Moore, która jest współzałożycielem, dotrzymała kroku Prawu Moore'a od czasu jego wypowiedzi, co może być osiągnięte u stóp małej armii inżynierów Intela. Ale nie tylko inżynierowie. Inżynierowie Clever.
Ponieważ tranzystory stają się coraz gęstsze, problemy z ogrzewaniem i wydajnością energetyczną stają się poważnymi problemami. Teraz, gdy tranzystory docierają niemal nieskończenie małymi rozmiarami - każdy z ponad miliarda tranzystorów w układach scalonych Ivy Bridge Intela mierzy 22 nanometry (nm), lub około 0,000000866 cali - podbijając te nieszczęścia, wymaga kreatywnego myślenia.
"Nie ma wątpliwości, że to się robi ciężko ", powiedział w rozmowie telefonicznej kierownik działu technicznego Intel, Chuck Mulloy. "Naprawdę, naprawdę ciężko, mam na myśli, że jesteśmy na poziomie atomowym."
Aby utrzymać postępy w rozwoju, Intel dokonał znaczących zmian w podstawowym projekcie tranzystorów w przeszłości dekada. W 2002 roku firma ogłosiła, że przechodzi na tak zwany "naprężony krzem", który zwiększył wydajność chipów o 10 do 20 procent poprzez nieznaczne odkształcenie struktury kryształów krzemu.
Moc Mo oznacza jednak problemy z Mo. W szczególności, ponieważ tranzystory nadal się kurczą, cierpią z powodu zwiększonego upływu elektronów, co czyni je znacznie mniej wydajnymi. Dwa najnowsze usprawnienia zwalczają ten wyciek nowatorskimi sposobami.
Bez zbytniej zuchwałości firma rozpoczęła od zastąpienia standardowych izolatorów ditlenku krzemu tranzystorami na rzecz bardziej wydajnych izolatorów "high-k metal-gate" podczas przejścia na Proces produkcyjny 45 nm. Brzmi prosto, ale to była naprawdę wielka sprawa. Potem nastąpiła jeszcze bardziej monumentalna zmiana, wraz z wprowadzeniem technologii tranzystorowej "tri-gate" lub "3D" w obecnych układach Intela w Ivy Bridge.
Tradycyjne "płaskie" tranzystory mają parę "bramek" po obu stronach kanałów niosących elektrony. Tranzystory z tranzystorami tri-bramkowymi rozbiły to dwuwymiarowe myślenie, dodając trzecią bramkę ponad kanału, łączącą dwie boczne bramki. Konstrukcja zwiększa wydajność, zmniejszając przecieki przy jednoczesnym obniżeniu zapotrzebowania na energię. Ponownie brzmi to prosto, ale produkcja trójwymiarowych tranzystorów wymaga ogromnej precyzji technicznej. W tej chwili Intel jest jedynym producentem procesorów do wysyłki procesorów z tranzystorami 3D.
Co dalej z Intelem? Firma nie mówi. W rzeczywistości, Mulloy twierdzi, że każda technologia, którą firma może wykorzystywać, jak np. Proces produkcji ekstremalnej ultrafioletowej ultrafioletowej następnej generacji, przechodzi w "czarną dziurę" PR, zanim Intel wprowadzi ją do swoich chipów. Ale, jak podkreślił, powyższe usprawnienia omówione powyżej nie kończą się, gdy zostaną wprowadzone do wiadomości publicznej.
"Ludzie mają skłonność do myślenia" Intel użył tego, teraz są już w kolejce, "" Mulloy powiedziany. "Silny kikut nie zniknął, gdy dodaliśmy możliwości wysokiej metalowej bramki, a wysoka bramka metalowa nie zniknęła, kiedy poszliśmy do tranzystorów tri-gate - wciąż budujemy i ulepszamy". na czwartej generacji naprężonego krzemu, trzecia generacja high-k metalowej bramki, a nasze nadchodzące 14-nanometrowe żetony będą drugą generacją tri-gate. "
Najlepsza technologia chipowa po prostu staje się coraz lepsza, Innymi słowy.
Aha, i jak to jest warte, Intel uważa, że prawo Moore'a będzie obowiązywać nieprzerwanie przez co najmniej dwa kolejne generacje skurczów tranzystorów.
AMD: Obliczenia równoległe do końca
Jednak Intel nie jest jedynym producentem układów scalonych w mieście. Zamiast koncentrować się wyłącznie na ulepszeniach technologii tranzystorowej, konkurencyjny AMD uważa, że przyszłość wydajności zależy od zmniejszenia obciążenia procesora przez przeniesienie części obciążenia na inne procesory, które mogą lepiej pasować do określonych zadań. Procesory graficzne, na przykład, dym przez zadania wymagające wielu jednoczesnych obliczeń, takich jak łamanie haseł, wydobywanie bitcoinów i wiele naukowych zastosowań.
Czy słyszałeś o obliczeniach równoległych? O tym właśnie rozmawiamy.
"Przechodzenie do mniejszych węzłów po stronie tranzystora zwiększa wydajność [CPU] o 6 do 8 może 10 procent, z roku na rok ", mówi Sasa Marinkovic, starszy producent technologii marketingowych w firmie AMD. "Jednak dodanie procesora graficznego z funkcjami obliczeniowymi GPU daje znacznie większe zyski, na przykład dla przeglądarki Internet Explorer 8 do IE9 wzrost wydajności wyniósł 400 procent - cztery razy wydajności poprzedniej generacji, a to wszystko dzięki [IE9] Przyspieszenie GPU. "
" Widzimy ten typ skoków wydajnościowych w dzisiejszej kopercie mocy, lub można znacznie obniżyć obwiednię mocy i zobaczyć taką samą wydajność [masz dzisiaj], "mówi Marinkovic.
AMD dąży do heterogenicznej architektury systemu - ponieważ metoda dystrybucji obciążenia między kilkoma procesorami na jednym chipie jest nazywana - w popularnych przyspieszonych procesorach lub APU, w tym zasilaniu nadchodzącej konsoli do gier PlayStation 4. APU zawierają tradycyjne rdzenie procesorów i duży rdzeń graficzny Radeon na tej samej matrycy, jak pokazano na powyższym schemacie blokowym. Procesor i GPU w APU następnej generacji Kaveri AMD będą dzielić tę samą pulę pamięci, zacierając linie jeszcze dalej i oferując jeszcze szybszą wydajność.
AMD nie jest jedynym producentem układów scalonych popierającym ideę przetwarzania równoległego. Firma była członkiem-założycielem HSA Foundation, konsorcjum twórców najpopularniejszych układów - aczkolwiek sans Intel i Nvidia, którzy pracują razem nad stworzeniem standardów, które powinny sprawić, że programowanie równoległe będzie łatwiejsze w przyszłości.
To dobrze, że wiodące w branży firmy stanowią podstawę wizji HSA Foundation, ponieważ aby osiągnąć wielką heterogeniczną przyszłość przetwarzania równoległego, programy i aplikacje muszą być napisane specjalnie, aby móc czerpać korzyści z projekty sprzętu.
"Oprogramowanie jest kluczowe" - przyznaje Marinkovic. "Gdy spojrzysz na APU z pełną kompatybilnością HSA i bez pełnego HSA, oprogramowanie będzie musiało się zmienić, ale będzie to zmiana na lepsze … Gdzie chcemy się dostać, to jest raz na kod i używaj wszędzie. masz architekturę HSA we wszystkich tych różnych firmach HSA Foundation, miejmy nadzieję, że będziesz mógł napisać program na PC i uruchomić go na swoim smartfonie lub tablecie z kilkoma drobnymi poprawkami lub kompilacją. "
Możesz już znaleźć aplikację przetwarzające interfejsy (API) umożliwiające równoległe obliczenia GPU, takie jak platforma CUDA GeForce-centric firmy Nvidia, interfejs API DirectCompute zapakowany w DirectX 11 w systemie Windows oraz OpenCL, rozwiązanie open source zarządzane przez grupę Khronos.
Wsparcie dla przyspieszenie sprzętowe wzrasta wśród programistów, chociaż większość programów w pewien sposób obsługuje intensywną grafikę. Internet Explorer i Flash są na przykład modą. W zeszłym tygodniu firma Adobe ogłosiła, że dodaje obsługę OpenCL dla wersji Premiere Pro dla systemu Windows. Według przedstawicieli użytkownicy z kartami graficznymi AMD lub APU będą mogli korzystać z akceleracji GPU, aby edytować wideo HD i 4K w czasie rzeczywistym, lub eksportować filmy wideo do 4,3 razy szybciej niż podstawowe nieakcesyjne oprogramowanie.
"I nie myśl, że są jakieś wątpliwości, ale "mówi Marinkovic. "Heterogeniczne architektury są sposobem na przyszłość."
OPEL: Tak długo, krzem, witaj, arsenek galu!
Ale czy ta przyszłość oparta jest na technologii krzemowej, tak jak dzisiejsza technologia?
Zdecydowanie na krótką metę. Zdecydowanie nie, na dłuższą metę. Kiedyś w przyszłości - eksperci nie wiedzą dokładnie, kiedy - krzem osiągnie swoje granice i po prostu nie da się go popychać dalej. Producenci chipów będą musieli przejść na inny materiał.
Ten dzień jest daleko, ale naukowcy już badają alternatywy. Procesory grafenowe otrzymują dużo szumu jako potencjalny producent krzemu, ale firma OPEL Technologies myśli, że przyszłość leży w arsenku galu.
Firma OPEL dostraja technologię arsenku galu w sercu platformy POET (Planar Opto Electronic Technology) przez ponad 20 lat, a firma współpracowała z BAE i Departamentem Obrony USA (między innymi) w celu ich zatwierdzenia. Podczas gdy ostatnie wypady procesorów na arsenek galu zakończyły się łagodnym rozczarowaniem, przedstawiciele OPEL twierdzą, że ich własna technologia jest gotowa na wielki czas.
OPEL dopiero niedawno opuścił fazę badawczo-rozwojową i nie próbował tworzyć tranzystorów na Ivy Bridge 20nm, ale firma twierdzi, że przy 800nm, procesory arsenek galu są szybsze niż dzisiejszy krzem i zużywają mniej więcej połowę napięcia.
"Jeśli chcesz dopasować prędkość dzisiejszych procesorów krzemowych, z grubsza częstotliwością zegara 3GHz, nie musiałbyś iść aż do 20 lub 30 nanometrów "- mówi główny naukowiec OPEL dr Geoffrey Taylor. "Heck, prawdopodobnie mógłbyś trafić to na 200nm." A to wykorzystuje technologię planarną, a nie tranzystorów 3D.
Jednym z największych problemów z krzemowymi alternatywnymi twarzami jest to, że krzem jest najnowocześniejszą technologią na świecie, z miliardami zainwestowanymi w produkcję procesorów krzemowych. maksymalna wydajność. Trudno będzie przekonać Intela, AMD, ARM i HSA Foundation, aby zrzuciły wszystko na nowy materiał. OPEL twierdzi, że jego technologia ma duże nakładanie się z obecnymi metodami produkcji krzemu.
"Jest skalowalny i jest przeznaczony do CMOS" - mówi dyrektor wykonawczy Peter Copetti. "To bardzo ważne: w naszych rozmowach z różnymi firmami odlewniczymi i półprzewodnikami, pierwszą rzeczą, o którą pytają, jest" Czy muszę zmienić sprzęt? ". Inwestycja tutaj jest minimalna, ponieważ nasz system jest komplementarny do tego, co jest obecnie. " Firma OPEL twierdzi również, że jej wafle są wielokrotnego użytku.
Międzynarodowa mapa drogowa technologii półprzewodników określiła arsenek galu jako potencjalny zamiennik krzemu w latach 2018-2026. Jest jeszcze mnóstwo testów i zmian, które należy wykonać przed uzyskaniem arsenału galu dowolnych głównego rynku procesorów PC, ale jeśli nawet część twierdzeń OPEL jest prawdziwa, to jego technologia może bardzo dobrze zasilać procesory przyszłości.
Cóż, przynajmniej do momentu, w którym pękniemy tranzystory molekularne lub obliczenia kwantowe. Ale to jest cały "inny artykuł …"
Jechać jutro w stronę jutrzejszego topnienia
A więc, po tym wszystkim - masz lepsze wyobrażenie, dokąd zmierza przyszłość komputerów PC. Inicjatywy firm Intel, AMD i OPEL rozwiązują duże problemy w zdecydowanie odmienny sposób, ale to dobrze. W końcu nie chcesz wszystkich swoich potencjalnych jajeczek w jednym koszyku.
A co najlepsze, jeśli wszystkie te odmienne układy osiągają sukces, mogą teoretycznie połączyć się Modny w stylu Voltron, aby stworzyć potężny, wspierany przez procesor graficzny tri-gate, procesor z arsenku galu, który może wysadzić spodnie nawet najsilniejszym z dzisiejszych procesorów Core i7.
Dzisiejsza krzywa wydajności może się spłaszczać, ale przyszłość nigdy nie wyglądało tak bestialsko.
Twórcy chipów mają najdłuższy spadek w historii, mówi Gartner
Przemysł półprzewodników stoi w obliczu jednego z najtrudniejszych okresów w swojej historii, z globalnym chipem Spodziewamy się, że sprzedaż spadnie ...
NEC w rozmowach z Renesas w celu utworzenia trzeciego co do wielkości twórcy chipów
Globalna recesja spowodowała dyskusję, mówią firmy.
W jaki sposób Internet Explorer 9 spowodował sejsmiczne przesunięcie w sposobie, w jaki ludzie używają internetu
IE9 ma dodatkową zaletę Reputacja aplikacji, która pomaga chronić użytkowników przed niewykrytym złośliwym oprogramowaniem podszywającym się pod uprawnione pliki wykonywalne, a także usuwa niepotrzebne ostrzeżenia, gdy pobieranie ma utrwaloną reputację.