Windows

Закон о нарушении Мура: как производители микропроцессоров подталкивают ПК к новым волнам

DRAGON WU-XIA DONNY YEN FULL MOVIE SUB INDO

DRAGON WU-XIA DONNY YEN FULL MOVIE SUB INDO

Оглавление:

Anonim

Нет двух способов: ПК замедляется с возрастом.

Это может быть немного резким -компьютеры являются быстрее и меньше, чем когда-либо прежде, но производительность процессора просто не продвигается в прошлогоднем темпе. В свое время, от 50 до 60 процентов скачков в годовом исчислении были обычным явлением. Теперь 10-15% улучшений являются нормой.

К счастью, компьютеры с пятью годами года все еще могут справиться с повседневными задачами, поэтому замедление производительности не является большой проблемой. Кроме того, неплохо не заменять ваш компьютер каждый год во время экономии вниз. Но технология не продвигается, придерживаясь статус-кво. Будущее нуждается в скорости !

«Я не думаю, что в этом есть какие-либо проблемы или проблемы. Гетерогенные архитектуры являются способом будущего."

К счастью, самые большие имена в процессорах ПК не удовлетворяются статус-кво. Производители чипов работают яростно, чтобы решить проблемы, связанные с замедляющим законом Мура и подъемом силовой стены, чтобы держать педаль исполнения до металла.

Итак, какие радикальные трюки у них есть рукава ? На самом деле существует несколько разных видов, и каждый из них обладает большим потенциалом для будущего. Давайте заглянем за занавес.

Intel: на плечах гигантов

Википедия / Wikimedia CommonsChip транзистор рассчитывает на протяжении многих лет. (Нажмите, чтобы развернуть.)

Можем ли мы засучить сегодняшние ничтожные успехи в производительности в случае нарушения закона Мура? Не совсем. Легендарная линия Мура часто может неверно цитироваться, чтобы говорить о производительности процессора, но буква закона вращается вокруг количества транзисторов на схеме, удваивающейся каждые два года.

В то время как другие производители чипов изо всех сил пытались сжать транзисторы и сжать больше из них на чипе, Intel - сама компания Moore, которая была сочтено - с момента своего высказывания не отставала от Закона Мура, что может быть достигнуто у ног небольшой армии инженеров Intel. Однако не только инженеры. Умные инженеры.

По мере того, как транзисторы становятся более плотно упакованными, проблемы с нагревом и энергоэффективностью становятся серьезными проблемами. Теперь, когда транзисторы достигают почти бесконечно малых размеров - каждый из миллиардных транзисторов в чипах Ivy Bridge Intel измеряет 22 нм (нм), или примерно 0,000000866 дюймов - побеждает эти беды, принимает творческое мышление.

«Несомненно, жесткий », - сказал в телефонном интервью технический директор по технологиям Intel Чак Муллой. «Действительно, действительно трудно. Я имею в виду, что мы находимся на атомном уровне».

Чтобы сохранить прогресс в ролях, Intel внесла некоторые существенные изменения в базовый дизайн транзисторов за прошедшее десятилетие. В 2002 году компания объявила о переходе на так называемый «напряженный кремний», который увеличил производительность чипов на 10-20% за счет слабого деформирования структуры кристаллов кремния.

Мо 'сила означает проблемы с моном. В частности, поскольку транзисторы продолжают сокращаться, они страдают от повышенной утечки электронов, что делает их намного менее эффективными. Две последние попытки борьбы с этой утечкой по-новому.

Не становясь слишком уродливым, компания начала с замены стандартных изоляторов из диоксида кремния на транзисторах в пользу более эффективных «изоляторов с металлическим затвором высокого уровня» во время перехода на 45-нм производственный процесс. Это звучит просто, но это было действительно большое дело. За этим последовало еще более монументальное изменение с внедрением «три-ворот» или «трехмерных» транзисторных технологий в чипах Ivy Bridge от Intel.

Изображение IntelAn, сравнивающее поток электронов через плоские (левые) и три- (правый) транзистор. Электроны в транзисторах с тремя затворами протекают по вертикальной плоскости по сравнению с плоским потоком традиционных плоских транзисторов.

Традиционные «плоские» транзисторы имеют пару «ворот» по обе стороны от каналов, несущих электроны. Tri-gate транзисторы разрушили это двумерное мышление с добавлением третьего затвора через канал, соединяющий обе боковые ворота. Конструкция повышает эффективность за счет уменьшения утечки при снижении потребляемой мощности. Опять же, это звучит просто, но для изготовления трехмерных транзисторов требуется огромная техническая точность. На данный момент Intel является единственным производителем чип-процессоров с трехмерными транзисторами.

Итак, что дальше для Intel? Компания не говорит. Фактически, Муллой говорит, что любая технология, которую компания может использовать как, скажем, в процессе производства ультрафиолетовой литографии следующего поколения, переходит в PR-черную дыру за несколько лет до того, как Intel представит ее в своих чипах. Но, подчеркнул он, предыдущие улучшения, о которых говорилось выше, не просто останавливаются, когда они знакомятся с общественностью.

«Люди склонны думать, что Intel использовала это, теперь они идут к следующему», «Муллой» сказал. «Напряженный кремний не исчез, когда мы добавили возможности металлических ворот с высоким k. Высококачественные металлические ворота не исчезли, когда мы отправились на три-транзисторы - мы все еще строим и улучшаем это. re на четвертом поколении напряженного кремния, третьем поколении металлических ворот с высоким k, а наши предстоящие 14-нм чипы станут вторым поколением три-ворот ».

Лучшая технология чипов там только улучшается, в другие слова.

О, и для чего это стоит, Intel думает, что закон Мура будет продолжаться без не менее еще двух поколений с сокращением транзисторов.

AMD: параллельные вычисления на всем пути

Однако Intel не единственный производитель микросхем в городе. Конкурентоспособная AMD, вместо того, чтобы делать ставку на усовершенствования технологии транзисторов, думает, что будущее производительности зависит от сокращения производительности процессоров, переместив часть рабочей нагрузки на другие процессоры, которые могут быть лучше подходят для конкретных задач. Графические процессоры, например, дыма через задачи, требующие множества одновременных вычислений, таких как взлом пароля, биткойн-майнинг и многие научные применения.

Когда-либо слышали о параллельных вычислениях? Это то, о чем мы говорим.

AMD. Конструкция AMD APU построена по стандартам HSA.

«Переход на меньшие узлы на стороне транзисторов увеличивает производительность [CPU] на 6-8 до, может быть, 10 процентов, год к году, - говорит Саса Маринкович, старший производитель технологий в AMD. «Но добавление графического процессора с вычислительными возможностями графического процессора дает гораздо больший выигрыш. Например, для Internet Explorer 8 до IE9 увеличение производительности составило 400% - четыре раза производительность предыдущего поколения, и все это благодаря [IE9] ускорение GPU.

«Мы видим такой скачок производительности, играющий в сегодняшнем силовом конверте, или вы можете значительно снизить мощность и увидеть ту же производительность [у вас есть сегодня]», - говорит Маринкович.

AMD продвигается к гетерогенной системной архитектуре, так как метод распределения рабочей нагрузки между несколькими процессорами на одном чипе называется - в его популярных ускоренных процессорах или APU, включая тот, который подключается к предстоящей игровой консоли PlayStation 4. APU содержат традиционные ядра процессора и большое графическое ядро ​​Radeon на той же матрице, как показано на блок-диаграмме выше. Процессор и графический процессор в APU следующего поколения Kaveri AMD будут использовать один и тот же пул памяти, еще более размывая линии и предлагая еще более высокую производительность.

AMD не является единственным производителем чипов, поддерживающим идею параллельных вычислений. Компания была одним из основателей Фонда HSA, консорциума ведущих производителей чипов, хотя sans Intel и Nvidia, которые работают вместе над созданием стандартов, которые, как мы надеемся, облегчат программирование для параллельных вычислений в будущем.

Хорошо, что ведущие в отрасли компании являются основой концепции HSA Foundation, потому что для того, чтобы грандиозное гетерогенное будущее параллельных вычислений достигло успеха, программы и приложения должны быть специально написаны, чтобы воспользоваться преимуществами аппаратных конструкций.

HSA Foundation

«Программное обеспечение является ключевым, - признается Маринкович. «Когда вы смотрите на APU с [полной совместимостью с HSA] и без полного HSA, программное обеспечение должно измениться. Но это будет изменение к лучшему … Где мы хотим получить код-один раз и использовать везде. у вас есть архитектура HSA для всех этих разных компаний HSA Foundation, надеюсь, вы сможете написать программу для ПК и запустить ее на своем смартфоне или планшете с небольшими настройками или компиляцией ».

Вы уже можете найти приложение (API), которые обеспечивают параллельные вычисления с использованием графического процессора, такие как платформа NVIDIA GeForce Centur CUDA, API DirectCompute, запеченный в DirectX 11 в системе Windows, и OpenCL, решение с открытым исходным кодом, управляемое группой Khronos.

Поддержка аппаратное ускорение подбирается среди разработчиков программного обеспечения, хотя большинство программ обрабатывают интенсивную графику каким-то образом. Например, Internet Explorer и Flash находятся на подножке. Только на прошлой неделе Adobe объявила, что добавляет поддержку OpenCL для версии Premiere Pro для Windows. По словам представителей, пользователи с дискретной графической картой AMD или APU смогут использовать это ускорение GPU для редактирования HD и 4K видео в реальном времени или экспортировать видео в 4,3 раза быстрее, чем базовое неосвещенное программное обеспечение.

«I не думаю, что в этом есть какие-то проблемы или что-то подобное », - говорит Маринкович. «Гетерогенные архитектуры - это путь будущего».

OPEL: Так долго, кремний, привет, арсенид галлия!

Но есть ли будущее на основе кремниевой технологии, так как сегодняшние вычисления?

Определенно, на короткий срок. Определенно нет, в долгосрочной перспективе. Когда-то в будущем эксперты не знают точно, когда-кремний достигнет своих пределов и просто не сможет быть продвинуто дальше. Чип-изготовители должны будут переключиться на другой материал.

MITThe взгляд на транзистор арсенида галлия индия, изготовленный исследователями MIT.

Этот день далеко, но исследователи уже изучают альтернативы. Процессоры Graphene получают много шумихи в качестве потенциального преемника кремния, но OPEL Technologies считает, что будущее в арсениде галлия.

OPEL тонко настраивает технологию арсенида галлия в основе платформы POET (Planar Opto Electronic Technology) на протяжении более 20 лет, и компания работала с BAE и Министерством обороны США (среди прочего), чтобы подтвердить ее. Несмотря на то, что предыдущие процессоры на арсениде галлия закончились мягким разочарованием, представители OPEL заявили, что их запатентованная технология готова к большому времени.

OPEL только недавно вышла из стадии R & D и не пыталась сделать itty-bitty транзисторы на Ivy Bridge's 20 нм, но компания утверждает, что на 800 нм процессоры арсенида галлия быстрее, чем у сегодняшнего кремния и, используют примерно половину напряжения.

«Если бы вы хотели сопоставить скорость современных кремниевых процессоров, примерно тактовую частоту в 3 ГГц, вам не нужно было доходить до 20 или 30 нанометров », - говорит главный научный сотрудник OPEL д-р Джеффри Тейлор. «Черт, вы, вероятно, могли бы поразить это на 200 нм». И это использует плоскую технологию, не трехмерных транзисторов.

Одна из самых больших проблем, с которой сталкиваются кремниевые альтернативы, заключается в том, что кремний является самой передовой технологией в мире, миллиарды инвестиций в производство процессоров на основе кремния максимальная эффективность. Будет сложно убедить Intel, AMD, ARM и Фонд HSA отказаться от всего этого для нового материала. OPEL заявляет, что ее технология имеет большое совпадение с существующими методами изготовления кремния.

«Он масштабируемый, и он подключается к CMOS», - говорит исполнительный директор Peter Copetti. «Это очень важно. В наших дискуссиях с разными литейными заводами и полупроводниковыми компаниями первое, что они задают, -« Нужно ли мне переоборудовать мои объекты? » Инвестиции здесь минимальны, потому что наша система дополняет то, что сейчас есть ». OPEL также говорит, что его пластины многоразовые.

Европейское космическое агентство. Европейское космическое агентство - чистая комната для изготовления чипов.

Международная технологическая дорожная карта для полупроводников определила арсенид галлия в качестве потенциальной замены кремния в период между 2018 и 2026 годами. До сих пор существует тонна испытаний и переходов до того, как арсенид галлия захватит любой основного рынка ПК-процессоров, но если даже доля заявлений OPEL верна, то ее технология может очень сильно повлиять на процессоры будущего.

Ну, по крайней мере, пока мы не сломаем молекулярные транзисторы или квантовые вычисления. Но это целая «ночная статья».

Устремление к завтрашнему завтрашнему дню

Итак, после всего этого! - у вас есть лучшее представление о том, куда направляется будущее производительности ПК. Инициативы от Intel, AMD и OPEL каждый решаются большими проблемами по-разному, но это хорошо. В конце концов, вы не хотите, чтобы все ваши потенциальные яйца находились в одной корзине.

И, что самое главное, если все эти разрозненные части головоломки производительности ПК окажутся успешными, они могут теоретически объединиться в Voltron-подобный способ создать мощный, обработанный GPU, трехзаходный процессор арсенида галлия, который мог бы вывести штаны даже самых современных современных процессоров Core i7.

Сегодняшняя кривая производительности может быть сглажена, но будущее никогда не выглядел так зверский.