Артур Скальский

© Babr24.com

Компьютеры Мир

2844

25.03.2005, 18:51

Платформа Intel 2015: на пути к следующему десятилетию

Микропроцессоростроение переживает переломный момент: грядут самые существенные перемены с момента создания первой микросхемы почти сорок лет назад. Скоро люди найдут компьютерам такие области и способы применения, о которых недавно нельзя было даже мечтать. Соответственно, требования к вычислительным платформам будущего невероятно повысятся.

Над тем, что грядет, ломают голову и лучшие умы корпорации Intel - исследователи, чьи имена известны всем работащим в корпорации: Шехар Боркар (Shekhar Borkar), Прадип Дьюби (Pradeep Dubey), Кевин Канн (Kevin Kahn), Дэвид Какк (David Kuck), Ганс Малдер (Hans Mulder), Стив Павловски (Steve Pawlowski), Джастин Раттнер (Justin Rattner). Предлагаем вашему вниманию выдержки из их статьи с прогнозом о том, как будет выглядеть вычислительная платформа через 10 лет. Вы увидите, что новая двухъядерная архитектура Intel – лишь первый шаг в планируемом потоке инноваций, устремленных в будущее. Если Вы читали о развитии компонентов платформ и архитектуры микропроцессоров за последние 10 лет, разбираетесь в тенденциях, определяющих это развитие, то, заглядывая в будущее, согласитесь, что на дальнейшем пути стоят серьезные технические проблемы, решить которые под силу только нескольким компаниям в мире.

Платформа 2015 – это долговременное видение корпорации Intel эволюции фундаментальных компонентов платформ и архитектурных инноваций, которые сделают возможной такую эволюцию. Кроме анализа основных тенденций, моделей использования и связанных с ними изменений платформ, в статье обсуждаются вычислительные элементы платформы 2015, отражающие эволюцию архитектуры микропроцессоров Intel в течение последующих 10 лет.

* * *

Из-за того, что фактически произошел тектонический сдвиг в моделях использования компьютеров, наши принципы определения и разработки архитектуры вычислительных платформ будущего существенно изменились и теперь включают три фундаментальных элемента платформы, которые должны обеспечивать вычислительные мощности, предоставлять интерфейс и инфраструктуру. Долговременное видение корпорацией Intel развития этих трех элементов, а также архитектурные инновации и фундаментальные знания, которые движут это развитие, – вот что мы называем платформой 2015.

Микропроцессоры сейчас переживают переломный момент: грядут, может быть, самые значительные преобразования с момента их появления. Необходимы значительные усовершенствования, в том числе чтобы достичь соответствия прогнозам, вытекающим из закона Мура. Дальнейшее наращивание количества транзисторов на кристалле является, конечно, жизненно важным, но для предстоящего скачка необходим также всесторонний пересмотр основ – технологических процессов, архитектуры и программного обеспечения. Фактически этот пересмотр уже происходит в Intel, и мы уже имеем некоторое представление о том, как будут выглядеть процессоры в конце этого десятилетнего пути.

В конечном счете, движущая сила развития платформ – модели использования, т.е. то, что люди хотят от технологий и что они могут сделать с их помощью. Процессор 2015 года будет оказывать непосредственное влияние на развитие событий и отвечать социальным и технологическим тенденциям, которые просматриваются уже сегодня. Такие тенденции, как глобализация и высокопроизводительные вычисления, найдут прямое отражение в вычислительных платформах будущего.

На основе анализа сегодняшних потребностей и тенденций мы считаем, что архитектура процессоров и платформ должна двигаться в направлении виртуализированной, реконфигурируемой микропроцессорной архитектуры на уровне кристалла с большим количеством ядер, богатым набором встроенных вычислительных возможностей, подсистемой внутрикристальной памяти большого объема и с интеллектуальным микроядром.

Архитектура микропроцессоров 2015 года: планы Intel

Глядя в будущее, можно сказать, что микропроцессоры Intel будут характеризоваться не только производительностью как таковой. Их будут отличать богатые и многообразные вычислительные и коммуникационные возможности, средства управления питанием, повышенная надежность, безопасность и управляемость, а также возможности прямого взаимодействия со всеми остальными компонентами платформы. Планы Intel предусматривают развитие следующих важнейших характеристик.

Многопроцессорная обработка на уровне кристалла (CMP)

Корпорация Intel продолжает лидировать в одном из важнейших направлений архитектуры микропроцессоров – повышении уровня параллелизма для увеличения производительности. Мы начали с суперскалярной архитектуры первого процессора Pentium® и многопроцессорной обработки, в середине 90-х годов продолжили развитие в этом направлении, добавив в наши процессоры такие возможности, как переупорядоченное исполнение инструкций, и, наконец, относительно недавно представили процессор Intel® Pentium® 4 с технологией Hyper-Threading.

Эти усовершенствования открыли путь для следующего важного шага – перехода от единственного монолитного ядра ко множеству ядер на одном кристалле. Intel уже начала серийный выпуск платформ на базе многоядерных процессоров. Сейчас эти платформы построены на базе двухъядерных процессоров Intel, но в процессе развития их количество будет становиться все больше и больше.

Мы планируем в течение нескольких последующих лет выпустить процессоры Intel, которые будут содержать множество ядер – в некоторых случаях даже сотни. Мы считаем, что архитектуры Intel с поддержкой многопроцессорной обработки на уровне кристалла представляют будущее микропроцессоров, потому что такие архитектуры позволяют достичь огромных уровней производительности и в то же время обеспечить эффективное управление питанием и эффективный режим охлаждения.

Архитектуры CMP корпорации Intel – это не только путь к огромному росту производительности, но и возможность свести к минимуму потребление электроэнергии и теплоотдачу. В отличие от ориентации на большие, энергоемкие вычислительные ядра с большой теплоотдачей, кристаллы CMP корпорации Intel будут активизировать только те ядра, которые необходимы для выполнения текущей задачи, тогда как остальные ядра будут отключены. Такое мелкомодульное управление вычислительными ресурсами позволяет кристаллу потреблять ровно столько электроэнергии, сколько нужно в данный момент времени.

Архитектуры CMP корпорации Intel также способны обеспечить выполнение специализированных функций и уровень адаптивности, необходимые для платформ будущего. Кроме ядер общего назначения, эти процессоры будут включать специализированные ядра для выполнения различных классов вычислений, таких как графика, алгоритмы распознавания речи и обработка коммуникационных протоколов.

Более того, Intel будет разрабатывать процессоры, допускающие динамическую реконфигурацию ядер, межкомпонентных соединений и кэш-памяти, чтобы обеспечить соответствие многообразным и изменяющимся потребностям. Такая реконфигурация может выполняться производителем процессора, чтобы перенастроить один и тот же кристалл для использования на различных сегментах рынка, OEM-поставщиком (чтобы настроить процессор для систем разного типа) и даже автоматически в реальном времени, чтобы обеспечить соответствие изменениям потребностей рабочей нагрузки «на лету». Сетевые процессоры IXP корпорации Intel уже сегодня предоставляют такую возможность для специализированных сетевых применений. В процессоре IXP 2800 имеется 16 независимых микроустройств, которые работают на частоте 1,4 ГГц совместно с ядром Intel XScale®.

Еще одна родственная область исследований, в которой корпорация Intel активно работает в настоящее время – реконфигурируемая радиоархитектура, которая позволит процессору динамически перестраиваться для работы в различных сетевых беспроводных средах (таких, как 802.11b, 802.11a и W-CDMA).

Специализированное аппаратное обеспечение

Со временем многие важные функции, которые сейчас выполняются программным обеспечением или специализированными микросхемами, перейдут непосредственно к процессору. Intel находится на переднем крае таких разработок. Это направление является движущей силой развития нашей бизнес-модели уже на протяжении 35 лет. Перенося выполнение функций на кристалл, мы получим большой выигрыш в скорости, существенную экономию места и значительное сокращение энергопотребления. Специализированное аппаратное обеспечение – важная составная часть архитектур будущих процессоров и платформ Intel.

Подсистемы памяти большой емкости

По мере постоянного роста производительности непосредственно процессоров доступ к памяти может стать серьезным «узким местом». Для того, чтобы загрузить множество высокопроизводительных ядер соответствующим количеством данных, важно организовать подсистему памяти таким образом, чтобы память большой емкости находилась на кристалле и ядра могли бы иметь к ней прямой доступ.

В процессе развития наших процессоров и платформ к 2015 году мы оснастим некоторые микропроцессоры Intel внутрикристальными подсистемами памяти, причем емкость такой памяти сможет достигать гигабайтов. Она позволит заменить обычную оперативную память во многих вычислительных устройствах. Кэш-память будет реконфигурируемой. Можно будет динамически перераспределять память для разных ядер. Некоторые области памяти могут быть выделены определенным ядрам, совместно использоваться группами ядер или использоваться всеми ядрами глобально, в зависимости от потребностей приложений. Такая гибкая возможность изменения конфигурации необходима для того, чтобы ликвидировать «узкое место» производительности, когда множество ядер будет соперничать за доступ к памяти.

Микроядро

Для управления всеми этими сложными процессами: назначением задач ядрам, включением и выключением ядер при необходимости, реконфигурацией ядер при изменении рабочей загрузки и многими другими, – микропроцессорам потребуется изрядная доля встроенных интеллектуальных способностей.

Технологии производства полупроводников

Ожидается, что до 2015 года и дальше развитие производственной КМОП-технологии будет продолжаться такими же темпами, что и сейчас. Сохраняющаяся тенденция появления новых материалов и новых структур позволит еще больше увеличивать скорость работы устройств, поддерживать на текущем уровне или сокращать энергопотребление, а также уменьшать размеры устройств. Кроме этого, интеграция между архитектурой кристаллов и производственной технологией позволит достичь еще большей плотности – на одном кристалле можно будет расположить миллиарды транзисторов. Этот подход очень важен: в процессе создания микропроцессоров и платформ будущего разработчики и технологи должны сотрудничать как можно теснее.

Такая эволюция архитектур, сопровождаемая необходимостью увеличения объемов вычислений и строгим соблюдением совместимости с тысячами существующих приложений, создает уверенность в том, что процессоры и платформы Intel® в ближайшие годы станут основой для создания огромного количества фантастических и интеллектуальных новых приложений, которые изменят стиль ведения бизнеса и образ жизни так, что сегодня мы даже не можем себе это представить.

Артур Скальский

© Babr24.com

Компьютеры Мир

2844

25.03.2005, 18:51

URL: https://babr24.com/?ADE=20609

bytes: 11052 / 11017

Обсудить на форуме Бабра в Telegram

Поделиться в соцсетях:

Другие статьи в рубрике "Наука и техника"

Стать астронавтом не выходя из дома

14 ноября состоится исторический день запуска корабля Crew Dragon компании Space X на ракете Falcon 9. В эту субботу состоится запуск многоразовой ракеты Falcon 9, которая будет нести на себе космический корабль Dragon v2 для постоянных полетов на МКС.

Николай Наумов

Наука и техникаМир

5650

13.11.2020

Игры Разумова: грязное белье серийных защитников иркуцкости

Когда бывший вице-мэр Иркутска Дмитрий Разумов в очередной раз вернулся в родные пенаты и рассказал, как зарабатывать на деревянном Иркутске, сначала ему не поверили. Но он настаивал на своем.

Лера Крышкина

Наука и техникаРасследованияИркутск

18154

02.11.2020

Ртутные отходы «Усольехимпрома» извлекут с помощью разработок иркутских химиков

Работа по обезвреживанию и ликвидации накопленных отходов от деятельности бывшего «Усольехимпрома» идёт полным ходом. В сентябре 2020 года рабочие начали демонтировать железобетонные конструкции цеха и эстакады на подъездных путях к нему, начата расчистка участка от фрагментов конструкций цеха.

Миша Ковальски

Наука и техникаЭкологияИркутск

8076

29.10.2020

Иркутские учёные рассказали об особенностях байкальских рачков-экстремалов

Eulimnogammarus cyaneus — эндемичный байкальский гаммарус (рачок), обитающий в Байкале. Его особенностью является то, что он обитает в прибрежной зоне озера, в достаточно узкой полосе. Здесь наблюдается резкое изменение температур, поэтому рачка называют экстремалом.

Миша Ковальски

Наука и техникаИркутск

7310

28.10.2020

Нидерландские учёные советуют обниматься с коровами

Устали, чувствуете нервозность, хотите спокойствия и отдыха? Теперь необязательно тратиться на успокоительные препараты. В Нидерландах предлагают новый способ — обниматься с коровами.

Миша Ковальски

Наука и техникаБратья меньшиеМир

5248

25.10.2020

Блогнот. Только метаболизм и никакого сексизма!

«Доля ты!– русская долюшка женская! Вряд ли труднее сыскать» писал два века назад Николай Алексеевич. Трудно с ним не согласиться и сейчас, особенно сравнивая женскую долюшку у людей и …у байкальских рачков.

Максим Тимофеев

Наука и техникаИркутск

6495

23.10.2020

Россия отказалась вступать в международный проект по освоению Луны

Международный масштабный лунный проект, который продлится более 10 лет, скорее всего, пройдёт без России. Дело в том, что с нашей страной до сих пор не заключили соглашение по совместной реализации лунной программы. И в основном происходит это по желанию именно России.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

5703

19.10.2020

Реагенты от гололёда наносят вред почве и воде

С каждым годом влияние противогололёдных реагентов усиливается. И речь идёт не о положительном эффекте, а о негативном. Это доказали учёные из Красноярского научного центра СО РАН.

Миша Ковальски

Наука и техникаЭкологияКрасноярск

8167

15.10.2020

На Марсе обнаружили древние дюны и подлёдные озёра

Новые открытия позволили по-новому взглянуть на геологию красной планеты. Так, учёные обнаружили на Марсе древние окаменевшие дюны. По оценкам им насчитывается не менее миллиарда лет. Само по себе наличие дюн на данной планете не является открытием.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

5285

14.10.2020

Нобелевская премия 2020: черные дыры, альтернатива ГМО и другое

Стали известны имена лауреатов Нобелевской премии 2020 года. Удивительно, но в этом году премию получили три очень важных открытия, значимость которых известна уже давно, однако удостоились награды они только сейчас. Так, Нобелевский комитет присудил премию по физике за черные дыры.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

5117

12.10.2020

Химиотерапия может стать менее вредной благодаря учёным из Томска

Раковая опухоль остаётся одной из самых опасных болезней современности. Единственным эффективным методом лечения до сих пор остаётся химиотерапия. Хотя известно, что она наносит вред и здоровым клеткам. Ранее по теме Бабр писал: Проблемы онкологии в Сибири.

Миша Ковальски

Наука и техникаТомск

5455

08.10.2020

Современные старики стали умнее и быстрее

Снижение когнитивных способностей, короткая память, невнимательность, медленная ходьба, да и в целом всех движений. Старость пугает всех, но от неё никому не скрыться. Финские учёные Университета Йювяскюля оповестили о радостной новости.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

6553

29.09.2020

Лица Сибири

Дмитриев Дмитрий

Кондратов Антон

Космылин Адрей

Ярошенко Олег

Головина Екатерина

Бицура Павел

Крупенев Анатолий

Мищенко Артем

Струглин Герман

Вепрев Александр