موت توسيع وحدة المعالجة المركزية: من نواة واحدة إلى عدة نواة - ولماذا ما زلنا عالقين

رقاقة وحدة المعالجة المركزية

لقد مر ما يقرب من ثماني سنوات منذ أن ألغت إنتل شركة Tejas وأعلنت عن خططها لبنية جديدة متعددة النواة. لم تهدر الصحافة سوى القليل من الوقت في إعلان نفاد تحجيم وحدة المعالجة المركزية التقليدية - وبينما تميل الوسائط إلى دفن المنتجات والاتجاهات وأحيانًا الأشخاص قبل تاريخ انتهاء صلاحيتها بوقت طويل ، فإن هذا إعلان صمد أمام اختبار الزمن.

لفهم حجم ما حدث في عام 2004 ، قد يكون من المفيد الرجوع إلى الرسم البياني التالي. يعرض تعداد الترانزستور وسرعات الساعة واستهلاك الطاقة والتوازي على مستوى التعليمات (ILP). تُعرف مضاعفة عدد الترانزستورات كل عامين بقانون مور ، ولكن مع مرور الوقت ، تم أيضًا وضع افتراضات حول الأداء واستهلاك الطاقة وتبين أنها تتقدم على نفس المنوال. حصل مور على كل التقدير ، لكنه لم يكن صاحب الرؤية الوحيد في العمل. لعقود من الزمان ، اتبعت المعالجات الدقيقة ما يُعرف باسم مقياس Dennard. تنبأ دينارد بأن سماكة الأكسيد وطول الترانزستور وعرض الترانزستور يمكن تحجيمها بواسطة عامل ثابت. مقياس دينارد هو ما أعطى قانون مور أنيابه ؛ هذا هو سبب تمكن المعالج الدقيق للأغراض العامة من تجاوز أنواع أخرى من أجهزة الكمبيوتر والسيطرة عليها.



تحجيم وحدة المعالجة المركزيةمقياس وحدة المعالجة المركزية يوضح كثافة الترانزستور واستهلاك الطاقة والكفاءة. الرسم البياني في الأصل من انتهى الغداء المجاني: تحول أساسي نحو التزامن في البرمجيات



اجتذب الطراز 8086 الأصلي حوالي 1.84 وات بينما جذب P3 1 جيجاهرتز 33 وات ، مما يعني أن استهلاك طاقة وحدة المعالجة المركزية زاد بمقدار 17.9 مرة بينما تحسن تردد وحدة المعالجة المركزية بمقدار 125 مرة. لاحظ أن هذا لا يشمل التطورات الأخرى التي حدثت خلال نفس الفترة الزمنية ، مثل اعتماد مخابئ L1 / L2 ، أو اختراع التنفيذ خارج الترتيب ، أو استخدام القياس الفائق وتخطيط الأنابيب لتحسين كفاءة المعالج. ولهذا السبب ، يُشار أحيانًا إلى التسعينيات بالعصر الذهبي للتوسع. ظلت هذه النسخة الموسعة من قانون مور سارية المفعول حتى منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، حيث انهار استهلاك الطاقة وتحسين سرعة الساعة. كانت المشكلة عند 90 نانومتر هي أن بوابات الترانزستور أصبحت رقيقة جدًا لمنع التيار من التسرب إلى الركيزة.

إنتل وغيرها من الشركات المصنعة لأشباه الموصلات لديها قاتلوا بالابتكارات مثل السيليكون المجهد ، والبوابة المعدنية hi-k ، و FinFET ، و FD-SOI - لكن أيا منها لم يعيد تمكين أي شيء مثل القياس الذي استمتعنا به من قبل. من عام 2007 إلى عام 2011 ، ارتفع الحد الأقصى لسرعة ساعة وحدة المعالجة المركزية (مع تمكين وضع Turbo) من 2.93 جيجاهرتز إلى 3.9 جيجاهرتز ، بزيادة قدرها 33٪. من 1994 إلى 1998 ، ارتفعت سرعات ساعة وحدة المعالجة المركزية بنسبة 300٪.



Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com