211service.com
Waarom CPU's niet sneller worden
De Central Processing Unit (CPU) - het onderdeel dat jarenlang de prestaties van uw computer bepaalt - heeft een muur geslagen.
Sterker nog, de volgende generatie CPU's, inclusief Intel's aanstaande Sandy Bridge processor, hebben te kampen met meerdere muren – een geheugenknelpunt (de bandbreedte van het kanaal tussen de CPU en het geheugen van een computer); de ILP-muur (instructieniveau parallellisme) (de beschikbaarheid van voldoende discrete parallelle instructies voor een multi-core chip) en de stroommuur (de totale temperatuur en het stroomverbruik van de chip).
Van de drie is de power wall nu misschien wel de bepalende limiet van de kracht van de moderne CPU. Naarmate CPU's capabeler zijn geworden, is hun energieverbruik en warmteproductie snel gegroeid. Het is een probleem dat zo hardnekkig is dat chipfabrikanten gedwongen zijn systemen te maken op een chip-agglomeratie van kleinere, gespecialiseerde processors. Deze systemen zijn zo uitgestrekt en divers dat ze oude waarnemers uit de industrie, zoals Linley Gwennap van Microprocessor Report, in twijfel hebben getrokken of de oorspronkelijke definitie van een CPU zelfs van toepassing is op de chips van vandaag .
Bij het uitbrengen van Sandy Bridge, merkt Gwennap op, heeft Intel weinig te bieden in termen van verbeterde CPU-prestaties:
Natuurlijk vonden ze een paar plaatsen om te knijpen en te stoppen, hier en daar een paar procent in prestaties oppikkend, maar het is moeilijk om een zeer out-of-order CPU met vier problemen te verbeteren die al 's werelds beste branch-voorspelling heeft.
In plaats daarvan prijst Intel de nieuwe chips geïntegreerde grafische mogelijkheden en verbeterde videoverwerking , die beide worden bereikt met delen van de chip die voor deze taken zijn bestemd - niet de CPU-instelf, die ze in software zou moeten verwerken en daarbij een veel groter percentage van het stroom- en warmtebudget van de chip zou verbranden.
En hoe zit het met computertaken voor algemene doeleinden? Gennap verklaart dat hier, paradoxaal genoeg, de sleutel tot het overwinnen van de machtsmuur niet meer macht is - het is minder. Minder watt per instructie betekent meer instructies per seconde in een chip die al zo heet mogelijk draait:
De veranderingen die Intel aanbracht, hadden vaker te maken met kracht dan met prestaties. De reden is dat Intel's processors (zoals de meeste andere) tegen de stroommuur staan. Vroeger was het doel om meer megahertz uit de pijplijn te persen.
De CPU's van vandaag hebben megahertz om te verbranden, maar worden gesmoord door de hoeveelheid warmte die het systeem kan uittrekken. Verlaag het CPU-vermogen met 10% en u kunt de kloksnelheid verhogen om te compenseren, waardoor het vermogen wordt omgezet in prestatiewinst. De meeste CPU-ontwerpteams zijn nu meer gefocust op het energiebudget dan op het timingbudget.
Dit betekent dat Intel, in ieder geval met deze generatie chips, overal innoveert, behalve in de CPU zelf.
Naarmate taakspecifieke processors steeds gebruikelijker worden, kan men niet anders dan parallellen opmerken met 's werelds krachtigste computer: het menselijk brein.
Het brein zit vol met zeer gespecialiseerde verwerkingskernen en met algemene rekencapaciteiten. Als silicium de evolutie blijft volgen, kunnen we toekomstige CPU's verwachten waarin de centrale verwerkingseenheid steeds minder belangrijk is, en taakspecifieke processors zich vermenigvuldigen totdat Systems on a Chip gaat lijken op de verwarde, uitgestrekte metropool die verschijnt om massale parallellisatie te hebben overwonnen op een manier waar computerwetenschappers nu alleen maar van kunnen dromen.
Volg Mims op Twitter of neem contact met hem op via e-mail .