Døden ved CPU-skalering: Fra en kjerne til mange - og hvorfor vi fortsatt sitter fast

CPU-wafer

Det har gått nesten åtte år siden Intel avlyste Tejas og kunngjorde sine planer for en ny flerkjernearkitektur. Pressen kastet bort lite tid på å erklære konvensjonell CPU-skalering død - og mens media har en tendens til å begrave produkter, trender og noen ganger folk i god tid før utløpsdatoen, er dette en erklæring som har stått tidstesten.

For å forstå omfanget av hva som skjedde i 2004, kan det hjelpe å se følgende diagram. Den viser transistortellinger, klokkehastigheter, strømforbruk og instruksjonsnivå parallellisme (ILP). Fordobling av transistortellinger annethvert år er kjent som Moores lov, men over tid ble det også gjort antagelser om ytelse og strømforbruk og vist seg å gå videre i samme retning. Moore fikk all æren, men han var ikke den eneste visjonæren på jobben. I flere tiår fulgte mikroprosessorer det som er kjent som Dennard-skalering. Dennard spådde at oksydtykkelse, transistorlengde og transistorbredde alle kunne skaleres med en konstant faktor. Dennard-skalering er det som ga Moores lov tennene; det er grunnen til at mikroprosessoren for generell bruk klarte å overhale og dominere andre typer datamaskiner.



CPU-skalering CPU-skalering som viser transistortetthet, strømforbruk og effektivitet. Kart opprinnelig fra Den gratis lunsj er over: En grunnleggende vending mot samtidighet i programvare



Den opprinnelige 8086 tegnet ~ 1,84W og P3 1GHz tegnet 33W, noe som betyr at CPU-strømforbruket økte med 17,9x mens CPU-frekvensen forbedret seg med 125x. Vær oppmerksom på at dette ikke inkluderer de andre fremskrittene som skjedde i løpet av samme tidsperiode, for eksempel bruk av L1 / L2-hurtigbuffere, oppfinnelsen av utføring av ordre eller bruk av overskalering og rørledning for å forbedre prosessoreffektiviteten. Det er av denne grunn at 1990-tallet noen ganger blir referert til som gullalderen for skalering. Denne utvidede versjonen av Moores lov holdt seg i midten av 2000-tallet, da strømforbruket og klokkehastighetsforbedringene kollapset. Problemet ved 90 nm var at transistorporter ble for tynne til å forhindre at strøm lekker ut i underlaget.

Intel og andre halvlederprodusenter har kjempet tilbake med innovasjoner som anstrengt silisium, hi-k metallport, FinFET og FD-SOI - men ingen av disse har aktivert noe som skalering vi en gang likte. Fra 2007 til 2011 steg maksimal CPU-klokkehastighet (med Turbo-modus aktivert) fra 2,93 GHz til 3,9 GHz, en økning på 33%. Fra 1994 til 1998 steg CPU-klokkehastigheten med 300%.

Copyright © Alle Rettigheter Reservert | 2007es.com