La mort de l’escalat de la CPU: d’un nucli a molts, i per què encara estem atrapats

Hòstia de la CPU

Han passat gairebé vuit anys des que Intel va cancel·lar Tejas i va anunciar els seus plans per a una nova arquitectura multi-core. La premsa va perdre poc temps en declarar morts els processos convencionals d’escala i, tot i que els mitjans de comunicació tendeixen a enterrar productes, tendències i, ocasionalment, persones molt abans de la data de caducitat, aquesta és una de les declaracions que ha estat la prova del temps.

Per entendre la magnitud del que va passar el 2004 pot ajudar-vos a consultar el següent gràfic. Mostra el recompte de transistors, la velocitat del rellotge, el consum d'energia i el paral·lelisme a nivell d'instrucció (ILP). La duplicació del recompte de transistors cada dos anys es coneix com a llei de Moore, però amb el pas del temps també es van fer suposicions sobre el rendiment i el consum d’energia que avançaven en línies similars. Moore va obtenir tot el mèrit, però no va ser l’únic visionari que treballava. Durant dècades, els microprocessadors van seguir el que es coneix com a escala de Dennard. Dennard va predir que el gruix d'òxid, la longitud del transistor i l'amplada del transistor es podrien escalar per un factor constant. L’escalat de Dennard és el que va donar dents a la llei de Moore; és la raó per la qual el microprocessador d’ús general va poder superar i dominar altres tipus d’ordinadors.



Escala de CPUEscala de CPU que mostra densitat, consum d'energia i eficiència del transistor. Gràfic originari de S'ha acabat el dinar gratuït: un gir fonamental cap a la simultaneïtat del programari



El 8086 original dibuixava ~ 1,84 W i el P3 1 GHz de 33 W, el que significa que el consum d'energia de la CPU augmentava 17,9x mentre que la freqüència de la CPU millorava 125x. Tingueu en compte que això no inclou els altres avenços que es van produir durant el mateix període de temps, com l’adopció de memòries cau de L1 / L2, la invenció de l’execució fora de servei o l’ús de superescala i canalització per millorar l’eficiència del processador. És per aquest motiu que de vegades es denomina la dècada de 1990 com l’època daurada de l’escala. Aquesta versió ampliada de la llei de Moore es va mantenir a la meitat de la dècada de 2000, moment en què el consum d’energia i la millora de la velocitat del rellotge es van esfondrar. El problema a 90 nm era que les portes del transistor es feien massa primes per evitar que el corrent sortís cap al substrat.

Intel i altres fabricants de semiconductors tenen va lluitar amb innovacions com el silici colat, la porta metàl·lica d'alta qualitat, FinFET i FD-SOI, però cap d'ells ha re-habilitat res com l'escalat que vam gaudir una vegada. Del 2007 al 2011, la velocitat màxima de rellotge de la CPU (amb el mode Turbo activat) va passar de 2,93 GHz a 3,9 GHz, amb un augment del 33%. Del 1994 al 1998, les velocitats de rellotge de la CPU van augmentar un 300%.

Copyright © Tots Els Drets Reservats | 2007es.com