Windows

Paglabag sa Batas Moore: Paano pinapalakas ng mga chipmaker ang mga PC sa mga blistering bagong mga antas

Desktop Shortcut to Shutdown PC | Team MAST

Desktop Shortcut to Shutdown PC | Team MAST

Talaan ng mga Nilalaman:

Anonim

Walang dalawang paraan sa paligid nito: Ang PC ay tumatagal ng edad.

Iyon ay maaaring isang bit masakit sa tainga -computers ay mas mabilis at mas maliit kaysa sa dati-ngunit ang pagganap ng processor ay hindi lamang pagsulong sa kanyang nakaraang bilis ng breakneck. Sa isang pagkakataon, ang mga 50 hanggang 60 porsiyento sa paglalaro sa taon-sa-taon na pagganap ay pangkaraniwan. Sa ngayon, ang mga pagpapabuti sa 10 hanggang 15 porsiyento ay ang pamantayan.

Sa kabutihang-palad, ang limang-plus-taong-gulang na mga computer ay maaari pa ring matugunan ang mga pang-araw-araw na gawain ng maayos, kaya ang paghina ng pagganap ay hindi isang malaking isyu. Dagdag pa, maganda ang hindi kinakailangang palitan ang iyong PC sa bawat iba pang taon sa panahon ng isang pababa ekonomiya. Ngunit ang teknolohiya ay hindi maaga sa pamamagitan ng paglagay sa status quo. Ang mga pangangailangan sa hinaharap bilis !

"Hindi sa tingin ko may anumang ifs o buts tungkol sa mga ito Heterogeneous architectures ay ang paraan ng hinaharap."

Sa kabutihang palad, ang Ang mga pinakamalaking pangalan sa mga processor ng PC ay hindi nasiyahan sa status quo. Ang mga gumagawa ng chip ay nagsusumikap na lutasin ang mga problema na ibinabanta ng isang pagbagal ng Batas Moore at ng pagtaas ng power wall, sa isang bid upang panatilihin ang pedal ng pagganap sa metal.

Kaya kung anong mga uri ng mga radical trick ang mayroon sila ng kanilang mga manggas ? Maraming iba't ibang uri, talaga-at bawat isa ay may malaking potensyal para sa hinaharap. Tingnan natin ang kurtina.

Intel: Ang pagbuo sa mga balikat ng mga giants

Wikipedia / Wikimedia CommonsChip transistor ay binibilang sa buong taon. (I-click upang palawakin.)

Maaari ba nating ibalik ang mga natamo sa pagganap sa ngayon sa pagkasira sa Batas ni Moore? Hindi masyado. Ang maalamat na linya ni Moore ay maaaring madalas na muwento sa pag-uusap tungkol sa pagganap ng CPU, ngunit ang sulat ng Batas ay umiikot sa paligid ng bilang ng mga transistors sa isang circuit pagdodoble bawat dalawang taon.

Habang ang ibang mga gumagawa ng chip ay struggled upang pag-urong transistors at pigain ng higit pa sa kanila papunta sa isang maliit na tilad, ang Intel-ang kumpanya na si Moore na cofounded-ay tumuloy sa Batas ni Moore mula sa pagbigkas nito, isang tagumpay na maaaring mailagay sa mga paa ng maliit na hukbo ng mga inhinyero ng Intel. Hindi lamang ang anumang mga inhinyero, bagaman Matalino mga inhinyero.

Kung ang mga transistor ay nagiging mas mahigpit na nakaimpake, ang mga alalahanin ng init at kapangyarihan-kahusayan ay naging mga pangunahing problema. Ngayon na ang mga transistors ay umaabot sa halos walang sukat na maliit na sukat-bawat isa sa mga bilyong-plus transistors sa Intel's chips ng Ivy Bridge ay sumusukat ng 22 nanometers (nm), o halos 0.000000866 inch-conquering mga woes ay nangangailangan ng creative na pag-iisip.

"Walang duda na nakakakuha mahirap, "sinabi ng teknikal na manufacturing manager ng Intel na Chuck Mulloy sa panayam sa telepono. "Sa katunayan, ang ay talagang mahirap, ibig sabihin, kami ay nasa atomikong antas."

Upang panatilihin ang pag-unlad ng isang rollin, ang Intel ay gumawa ng ilang makabuluhang pagbabago sa base na disenyo ng transistors sa nakaraan dekada. Noong 2002, inihayag ng kumpanya na lumilipat ito sa tinatawag na "strained silikon," na nagdaragdag ng pagganap ng maliit na tilad sa pamamagitan ng 10 hanggang 20 porsiyento sa pamamagitan ng bahagyang pagpapapangit ng istraktura ng mga silikon ba ay kristal. Sa partikular, habang nagpapatuloy ang pag-urong ng mga transistors, dumaranas sila ng nadagdagang "pagtagas" ng elektron, na nagiging mas epektibo sa kanila.

Nang walang pagkuha ng masyadong geeky, nagsimula ang kumpanya sa pamamagitan ng pagpapalit ng standard na mga transistors 'silicon dioxide insulators para sa mas mahusay na "high-k metal-gate" insulators sa panahon ng paglilipat nito sa 45nm manufacturing process. Ito tunog simple, ngunit ito ay talagang isang malaking pakikitungo. Na sinusundan ng isang mas malaking pagbabago, na may pagpapakilala ng "tri-gate" o "3D" na transistor na teknolohiya sa kasalukuyang Intel chips ng Ivy Bridge.

IntelAn imahe na naghahambing sa daloy ng mga electron sa pamamagitan ng planar (kaliwa) at tri- gate (kanan) transistors. Ang mga electron sa tri-gate transistors ay dumadaloy sa vertical na eroplano, kumpara sa flat flow ng tradisyonal na planar transistors.

Ang mga tradisyonal na "planar" na mga transistor ay may isang pares ng "mga pintuan" sa magkabilang panig ng mga channel na may mga electron. Ang mga transistors ng tri-gate ay nabuwag na ang dalawang-dimensional na pag-iisip na may karagdagan ng isang ikatlong gate

sa ang channel, na nag-uugnay sa dalawang pintuang-daan. Ang disenyo ay nagpapabuti ng kahusayan sa pamamagitan ng pagbabawas ng pagtagas habang ang pagbaba ng mga pangangailangan ng kuryente. Muli, ito tunog simple, ngunit ang pagmamanupaktura ng tatlong-dimensional transistors ay nangangailangan ng napakalawak teknikal na katumpakan. Sa sandaling ito, ang Intel ay ang tanging processor ng shipping processor na may 3D transistors. Kaya kung ano ang susunod para sa Intel? Ang kumpanya ay hindi nagsasabi. Sa katunayan, sinabi ni Mulloy na ang anumang teknolohiya na maaaring gamitin ng kumpanya, tulad ng, sa susunod na gen-ultrabyong ultraviolet na lithography na proseso ng katha-napupunta sa isang PR "black hole" na taon bago ipakilala ito ng Intel sa mga chips nito. Ngunit, stressed niya, ang mga nakaraang pagpapabuti na tinalakay sa itaas ay hindi lamang huminto kapag ipinakilala sila sa publiko.

"Ang mga tao ay madalas na nag-iisip" ginamit ito ng Intel, ngayon ay nasa susunod na bagay, '"Mulloy sinabi. "Ang hindi natupok na silikon ay hindi umalis kapag idinagdag namin ang mga kakayahan ng high-k metal gate. Ang high-k metal gate ay hindi umalis kapag kami ay nagpunta sa tri-gate transistors-kami pa rin ang nagtatayo at nagpapabuti sa iyon. muli sa ika-apat na henerasyon ng strained silikon, ang ikatlong henerasyon ng high-k metal gate, at ang aming mga darating na 14nm chips ay ang ikalawang henerasyon ng tri-gate. " iba pang mga salita. Oh, at para sa kung ano ito ay nagkakahalaga, Intel thinks Moore's Law ay magpapatuloy unabated para sa

hindi bababa sa

dalawa pa transistor-shrink henerasyon.

AMD: Parallel computing ang lahat ng paraan Bagaman ang Intel ay hindi lamang ang gumagawa ng maliit na tilad sa bayan. Sa halip na pagtaya sa pulos sa mga pagpapabuti sa teknolohiya ng transistor, ang karibal na AMD ay nag-iisip na ang hinaharap ng pagganap ay nababatay sa pagputol ng mga CPU ng ilang malubay sa pamamagitan ng paglilipat ng ilan sa mga workload sa iba pang mga processor na maaaring mas mahusay na angkop para sa partikular na mga gawain. Ang mga processor ng graphics, halimbawa, usok

sa pamamagitan ng mga gawain na nangangailangan ng maraming mga sabay-sabay na kalkulasyon, tulad ng password crack, pagmimina ng Bitcoin, at maraming mga pang-agham na gamit.

Kailanman narinig ng parallel computing? "Ang paglalagay sa mas maliit na mga node sa transistor side ay nagdaragdag ng [CPU] na pagganap ng 6-8 sa siguro

10 porsiyento, taon-taon, "sabi ni Sasa Marinkovic, isang nangungunang teknolohiya sa pagmemerkado sa AMD. "Ngunit ang pagdaragdag ng isang GPU na may mga kakayahan sa compute ng GPU ay nagbibigay ng mas malaking mga kita. Halimbawa, para sa Internet Explorer 8 sa IE9 ang pagtaas ng pagganap ay 400 porsiyento -

apat na beses

ang pagganap ng naunang henerasyon, at lahat ng ito ay salamat sa "Nakita namin ang uri ng pagganap na paglalaro sa loob ng envelope ng kapangyarihan ngayon, o maaari mong lubos na mapababa ang sobre ng kapangyarihan at makita ang parehong pagganap [mayroon kang ngayon]," sabi ni Marinkovic. Ang AMD ay umuusad sa isang magkakaiba na arkitektura ng sistema-bilang paraan ng pamamahagi ng workload sa gitna ng ilang mga processor sa isang solong chip na tinatawag na-sa kanyang popular na pinabilis na mga yunit ng pagproseso, o mga APU, kabilang ang isa na nagbibigay kapangyarihan sa paparating na PlayStation 4 gaming console. Ang mga APU ay naglalaman ng tradisyonal na CPU core at isang malaking core graphics ng Radeon sa parehong mamatay, tulad ng ipinapakita sa block diagram sa itaas. Ang CPU at GPU sa susunod na genre ng Kaveri APUs ng AMD ay magbabahagi ng parehong pool ng memorya, mas malabo ang mga linya at mas nag-aalok ng mas mabilis na pagganap. Ang AMD ay hindi lamang ang gumagawa ng chip na sumusuporta sa ideya ng parallel computing. Ang kumpanya ay isang founding member ng HSA Foundation, isang consortium ng mga nangungunang mga gumagawa ng chip-kahit na sans Intel at Nvidia-na nagtatrabaho nang sama-sama upang lumikha ng mga pamantayan na dapat sana ay gumawa ng programming para sa parallel computing mas madali sa hinaharap.

Ito ay isang magandang bagay na ang nangungunang industriya ng kumpanya ay nagbibigay ng gulugod ng pananaw ng HSA Foundation, dahil sa order para sa grand magkakaibang hinaharap ng parallel computing na dumating sa fruition, mga programa at mga aplikasyon ay kailangang partikular na nakasulat upang samantalahin ang mga disenyo ng hardware.

Ang HSA Foundation

"Ang software ay ang susi," ang admits ni Marinkovic. "Kapag tiningnan mo ang APU sa [buong kompatibilidad ng HSA] at walang buong HSA, ang software ay kailangang magbago. Ngunit ito ay magiging isang pagbabago para sa mas mahusay na … Kung saan nais nating makuha ay code-once, at gamitin kahit saan. mayroon kang arkitektura ng HSA sa lahat ng iba't ibang mga kumpanya ng HSA Foundation, sana ay makakapagsulat ka ng isang programa para sa isang PC at patakbuhin ito sa iyong smartphone o tablet na may ilang maliit na pag-aayos o kompilasyon. " pagpoproseso ng mga interface (API) na nagpapahintulot sa parallel GPU computing, tulad ng platform ng CUDA GeForce-centric CUDA, ang DirectCompute API na inihurnong sa DirectX 11 sa Windows system, at OpenCL, isang open-source na solusyon na pinamamahalaan ng Khronos Group. ang acceleration ng hardware ay tumatagal sa mga developer ng software, kahit na ang karamihan sa mga programa ay may hawak na masinsinang graphics sa ilang mga paraan. Halimbawa, ang Internet Explorer at Flash ay nasa bandwagon. Lamang noong nakaraang linggo, inihayag ng Adobe na nagdaragdag ito ng suporta sa OpenCL para sa bersyon ng Premiere Pro ng Windows. Ayon sa mga kinatawan, ang mga user na may AMD discrete graphics card o APU ay makakapag-tap sa GPU na pag-edit upang i-edit ang HD at 4K na video sa real time, o i-export ang mga video hanggang sa 4.3 na beses na mas mabilis kaysa sa base na software na hindi naka-configure. huwag isipin na mayroong anumang mga ifs o buts tungkol dito, "sabi ni Marinkovic. "Heterogeneous architectures ay

ang paraan ng hinaharap."

OPEL: Mahaba, silikon, hello, gallium arsenide!

Ngunit ang hinaharap ba ay batay sa teknolohiya ng silikon, gaya ng computing ngayon?

Tiyak, para sa maikling salita. Talagang hindi, sa mahabang panahon. Sa ibang pagkakataon sa hinaharap-ang mga eksperto ay hindi alam kung eksakto kung kailan-maabot ng silikon ang mga limitasyon nito at hindi na maitutulak pa. Ang mga gumagawa ng chip ay kailangang lumipat sa ibang materyal.

MITAng pagtingin sa indium gallium arsenide transistor na gawa ng mga mananaliksik ng MIT.

Ang araw na iyon ay isang matagal na daan, ngunit ang mga mananaliksik ay nagsisiyasat ng mga alternatibo. Ang mga processor ng graphene ay tumatanggap ng maraming hype bilang isang potensyal na kahalili ng silikon, ngunit ang OPEL Technologies ay nag-iisip na ang hinaharap ay nasa gallium arsenide. OPEL ay pino-tune ang teknolohiya ng gallium arsenide sa gitna ng platform ng Planet Opto Electronic Technology para sa higit sa 20 taon, at ang kumpanya ay nagtrabaho sa BAE at sa US Department of Defense (bukod sa iba pa) upang patunayan ito. Habang ang nakalipas na processor forays sa gallium arsenide ay natapos na sa banayad na pagkabigo, sinabi ng mga kinatawan ng OPEL na ang kanilang proprietary technology ay handa na para sa malaking oras. OPEL lamang kamakailan lumabas sa R ​​& D stage at hindi sinubukang gumawa ng itty-bitty transistors sa Ivy Bridge's 20nm size, ngunit ang kumpanya ay nag-claim na sa 800nm, gallium arsenide processors ay mas mabilis kaysa sa ngayon silikon

at

gamitin halos kalahati ng mas maraming boltahe.

"Kung nais mong tumugma sa bilis ng processors ngayon silicon, halos isang 3GHz orasan rate, hindi mo na kailangang pumunta sa lahat ng mga paraan pababa sa 20 o 30 nanometers, "sabi ni OPEL punong siyentipiko Dr Geoffrey Taylor. "Siguro, malamang na maabot mo na sa 200nm." At ito ay gumagamit ng planar technology,

hindi

3D transistors.

Ang isa sa mga pinakamalaking problema sa anumang silikon na alternatibong mukha ay ang silicon ay ang pinaka-cutting-edge na teknolohiya sa mundo, na binilyong namuhunan sa manufacturing processor ng silikon pinakamataas na kahusayan. Mahirap na kumbinsihin ang Intel, AMD, ARM, at HSA Foundation upang i-drop ang lahat para sa isang bagong materyal. Sinasabi ng OPEL na ang teknolohiya nito ay may malaking pagsasapawan sa kasalukuyang mga pamamaraan ng paggawa ng silikon.

"Ito ay maaaring maitaguyod, at bolt-on ito sa CMOS," sabi ni executive director na si Peter Copetti. "Napakahalaga. Sa aming mga talakayan na may iba't ibang foundries at mga kumpanya ng semiconductor, ang unang bagay na kanilang hinihiling ay ang 'Kailangan ko ba akong mag-retool ng aking mga pasilidad?' Ang pamumuhunan dito ay napakaliit dahil ang aming sistema ay kakontra sa kung ano ang nasa labas ngayon. " Sinasabi rin ng OPEL na ang mga manipis nito ay magagamit na muli. European Space AgencyAng European Space Agency ay linisang silid para sa maliit na tilad na katha. Ang International Technology Roadmap para sa Semiconductors ay nakilala ang gallium arsenide bilang isang potensyal na kapalit na silikon sa pagitan ng 2018 at 2026. Mayroon pa ring toneladang pagsubok at paglipat bago ang gallium arsenide ay nakakakuha

anumang ng pangunahing PC processor market, ngunit kung ang isang maliit na bahagi ng mga claim ng OPEL ay tapat, ang teknolohiya nito ay maaaring maayos na makapagpapalakas sa mga processor ng hinaharap. Well, hindi bababa sa hanggang sa i-crack namin molecular transistors o quantum computing. Ngunit iyan ay isang buo na 'nother article …

Striding papunta sa face-melting bukas

Kaya, pagkatapos ng lahat ng iyon-whew! -kayo ay may mas mahusay na ideya kung saan ang hinaharap ng pagganap ng PC ay pinangunahan. Ang mga inisyatiba mula sa Intel, AMD, at OPEL ay nakakaharap ng bawat malaking problema sa iba't ibang paraan, ngunit isang magandang bagay. Hindi mo nais ang lahat ng iyong mga potensyal na itlog sa isang solong basket, pagkatapos ng lahat.

At pinakamaganda sa lahat, kung ang lahat ng mga detalyadong piraso ng palaisipan ng pagganap ng PC ay naging matagumpay, sila'y maaaring

theoretically merge sa Ang fashion na tulad ng Voltron ay lumikha ng isang uber-powerful, GPU-assisted, tri-gate gallium arsenide processor na maaaring pumutok sa pantalon kahit na ang pinakamahihina sa Core i7 processors ngayon. Ang curve ng pagganap ngayong araw ay maaaring pagyupi, ngunit ang hinaharap ay hindi kailanman tumingin kaya malupit