Der er ingen to måder omkring det: PC'en sænker med alderen.

er

hurtigere og mindre end nogensinde før - men processorens ydeevne er simpelthen ikke fremme ved det tidligere breakneck-tempo. På et tidspunkt var 50 til 60 procent spring i år til år præstationer almindeligt. Nu er 10 til 15 procent forbedringer normen. Heldigvis kan fem plus-årige computere stadig klare alle daglige opgaver, så det er ikke et stort problem, at præstationsdæmpningen er i orden. Plus, det er dejligt, at du ikke skal udskifte din pc hvert andet år under en ned økonomi. Men teknologien går ikke videre ved at holde sig til status quo. Fremtiden har brug for hastighed

! "Jeg tror ikke, at der er nogen eller undskyldninger herom. Heterogene arkitekturer er

fremtiden." Heldigvis Største navne i PC-processorer er ikke tilfredse med status quo. Chip beslutningstagere arbejder voldsomt for at løse de problemer, der skyldes en langsommere Moores lov og stigningen af ​​kraftvæggen, med det formål at holde præstepedalen til metalet. Så hvad slags radikale tricks har de på ærmerne ? Flere forskellige slags, faktisk - og hver har stort potentiale for fremtiden. Lad os kigge bag gardinet. Intel: Opbygning af gigantens skuldre

Wikipedia / Wikimedia CommonsChip transistor tæller gennem årene. (Klik for at udvide.)

Kan vi kritisere dagens svage præstationsgevinster til en sammenbrud i Moores lov? Ikke helt. Moores legendariske linje kan ofte misquoted til at tale om CPU-ydeevne, men lovens bog drejer sig om antallet af transistorer på et kredsløbsfordubning hvert andet år.

Mens andre chipproducenter har kæmpet for at krympe transistorer og presse flere af dem på en chip, Intel - firmaet Moore selv sammenflette - har holdt trit med Moores lov siden dens udtryk, en præstation, der kan lægges til foden af ​​Intels lille hær af ingeniører. Ikke bare nogen ingeniører, selvom.

Smart

ingeniører.

Da transistorer bliver tættere pakket, bliver varme og energieffektivitetsproblemer store problemer. Nu når transistorerne næsten næsten uendeligt små størrelser - hver af de milliarder plus transistorer i Intels Ivy Bridge-chips måler 22 nanometer (nm) eller ca. 0,000000008 tommer, der erobrer disse elendigheder, tager kreativ tænkning. "Der er ingen tvivl om, at det bliver hårdt, "sagde Intel Technical Manufacturing Manager Chuck Mulloy i et telefoninterview. "Virkelig virkelig

hårdt. Jeg mener, at vi er på atomniveau."

For at holde fremskridt a-rollin har Intel gjort nogle væsentlige ændringer i transistorernes basisdesign i fortiden årti. I 2002 meddelte virksomheden, at det skiftede til såkaldt "anstrengt silicium", hvilket øgede chippræstationen med 10 til 20 procent ved lidt deformering af siliciumkrystals struktur. Mo'power betyder imidlertid mo-problemer. Specielt som transistorer fortsætter med at krympe, de lider af øget elektron "lækage", hvilket gør dem langt mindre effektive. To seneste tweaks bekæmper denne lækage på nye måder. Uden at blive for geeky, begyndte virksomheden at bytte transistorens standard siliciumdioxidisolatorer til fordel for mere effektive "high-metal gate" -isolatorer under skiftet til 45nm fremstillingsproces. Det lyder simpelt, men det var faktisk en big deal. Det blev efterfulgt af en endnu mere monumental ændring med indførelsen af ​​"tri-gate" eller "3D" transistor teknologi i Intels nuværende Ivy Bridge chips.

IntelAn billede sammenligner strømmen af ​​elektroner gennem planart (venstre) og tri- gate (højre) transistorer. Elektronerne i tri-gate transistorer flyder på lodret plan i forhold til den plane strøm af traditionelle plane transistorer.

Traditionelle "plane" transistorer har et par "porte" på hver side af kanalerne, der bærer elektroner. Tri-gate transistorer splittede den todimensionelle tænkning med tilføjelsen af ​​en tredje port

over

kanalen, der forbinder de to sidegange. Designet forbedrer effektiviteten ved at reducere lækage og sænke strømbehovet. Igen lyder det simpelt, men fremstilling af tredimensionale transistorer kræver

uhyre teknisk præcision. I øjeblikket er Intel den eneste chip maker forsendelsesprocessorer med 3D transistorer. Så hvad er næste for Intel? Virksomheden fortæller ikke. Faktisk siger Mulloy, at enhver teknologi, som virksomheden kan bruge, som den næste ekstrem ultrafiolette lithografibearbejdningsproces, går ind i et PR-sorte hul år før Intel introducerer det i sine chips. Men han understregede, at de tidligere forbedringer, der er diskuteret ovenfor, ikke bare stopper, når de bliver introduceret til offentligheden. " " "Folk har en tendens til at tænke" Intel brugte dette, nu er de videre til den næste ting "Mulloy sagde. "Strained silicium gik ikke væk, da vi tilføjede kapaciteterne til high-metal gate. High-metal porten gik ikke væk, da vi gik til tri-gate transistorer - vi bygger og forbedrer stadig. er den fjerde generation af anstrengt silicium, den tredje generation af high-metal port, og vores kommende 14nm chips vil være anden generation af tri-gate. "

Den bedste chipteknologi derude bliver bare bedre i andre ord. Åh, og for hvad det er værd, mener Intel, at Moores lov vil fortsætte uformindsket for mindst

to transistor-krympede generationer.

AMD: Parallel computing helt

Intel er dog ikke den eneste chip maker i byen. I stedet for at satse på forbedringer af transistorteknologien, mener rivaliserende AMD, at fremtiden for ydeevne hænger sammen med at klippe CPU'erne lidt ved at skifte en del af arbejdsbyrden til andre processorer, der kan være bedre egnet til bestemte opgaver. Grafikprocessorer, for eksempel røg gennem opgaver, der kræver en lang række samtidige beregninger, som f.eks. Adgangskodekrakning, Bitcoin-minedrift og mange videnskabelige anvendelser.

Har du nogensinde hørt om parallel computing? Det er det vi snakker om.

AMD Design af en AMD APU bygget til HSA standarder. "At gå ind i mindre noder på transistorsiden øger [CPU] ydeevnen med 6 til 8 til måske

10 procent år til år, "siger Sasa Marinkovic, en senior teknologimarkedsproducent hos AMD. "Men tilføjelsen af ​​en GPU med GPU-beregningsfunktioner giver meget større gevinster. For eksempel var Internetforbedring 8 til IE9 400% -

fire gange

præstationen fra den foregående generation, og det er alt takket være [IE9] GPU acceleration. " " Vi ser den type præstationskamp, ​​der spiller inden for dagens strømkuvert, eller du kan kraftigt sænke strømkvaliteten og se den samme ydeevne [du har i dag], "siger Marinkovic. AMD har været indirekte mod en heterogen systemarkitektur, da metoden til at distribuere arbejdsbyrden blandt flere processorer på en enkelt chip kaldes i sine populære accelererede behandlingsenheder eller APU'er, herunder den, der driver den kommende PlayStation 4 spillekonsol. APU'er indeholder traditionelle CPU-kerner og en stor Radeon-grafikkern på samme form som vist i blokdiagrammet ovenfor. CPU'en og GPU'en i AMDs næste generiske Kaveri APU'er vil dele samme hukommelseshukommelse, sløre linjerne endnu mere og give endnu hurtigere ydeevne. AMD er ikke den eneste chip maker, der bakker op om ideen om parallel computing. Virksomheden var stiftende medlem af HSA Foundation, et konsortium af top chip makers - omend sans

Intel og Nvidia - der arbejder sammen om at skabe standarder, der forhåbentlig gør programmering til parallel computing lettere i fremtiden.

Det er en god ting, at brancheførende virksomheder udgør hjørnestenen i HSA Foundation's vision, fordi for at den store heterogene fremtid for parallel computing skal komme til virkelighed, skal programmer og applikationer være specifikt skrevet for at udnytte de hardware design.

HSA Foundation "Software er nøglen", indrømmer Marinkovic. "Når du kigger på APU'er med [fuld HSA-kompatibilitet] og uden fuld HSA, skal softwaren skifte. Men det bliver en forandring til det bedre … Hvor vi vil komme til, er kode en gang og brug overalt. du har HSA-arkitekturen på tværs af alle disse forskellige HSA Foundation-selskaber, forhåbentlig kan du skrive et program til en pc og køre det på din smartphone eller tablet med nogle små tweaks eller compilation. " Du kan allerede finde en applikation API'er, der muliggør parallel GPU-databehandling, som f.eks. Nvidias GeForce-centrerede CUDA-platform, DirectCompute API, der er bagt i DirectX 11 på Windows-systemet og OpenCL, en open source-løsning administreret af Khronos-gruppen.

Støtte til hardware acceleration optager blandt softwareudviklere, selvom de fleste af programmerne håndterer intensiv grafik på en eller anden måde. Internet Explorer og Flash er f.eks. På bandwagon. Bare i sidste uge annoncerede Adobe, at det tilføjede OpenCL-support til Windows-versionen af ​​Premiere Pro. Ifølge repræsentanter vil brugere med AMD-diskret grafikkort eller APU'er kunne klare denne GPU-acceleration til at redigere HD- og 4K-videoer i realtid eller eksportere videoer op til 4,3 gange hurtigere end den grundlæggende nonaccelererede software.

"I tror ikke, der er nogen ifs eller buts om dette, "siger Marinkovic. "Heterogene arkitekturer

er

Fremtiden."

OPEL: Så længe, ​​silikone, hej, galliumarsenid!

Men er den fremtid baseret på siliciumteknologi, som dagens beregning er? Definitivt, på kort sigt. Absolut ikke på lang sigt. Nogle gange i fremtiden - eksperter ved ikke præcis, hvornår - silicium vil nå sine grænser og vil simpelthen ikke være i stand til at blive skubbet yderligere. Chip beslutningstagere skal skifte til et andet materiale. MITVisningen af ​​en indium gallium arsenid transistor fremstillet af MIT forskere.

Den dag er langt væk, men forskere er allerede ved at udforske alternativer. Grafenprocessorer modtager en masse hype som en potentiel siliciumopfølger, men OPEL Technologies mener fremtiden ligger i galliumarsenid.

OPEL har finjusteret galliumarsenidteknologien i hjertet af sin POET (Planar Opto Electronic Technology) platform i mere end 20 år, og selskabet har arbejdet sammen med BAE og det amerikanske forsvarsministerium (blandt andet) for at validere det. Mens tidligere processor forays i galliumarsenid er afsluttet med mild skuffelse, siger OPEL-repræsentanter, at deres proprietære teknologi er klar til den store tid.

OPEL forlod for nylig kun forskning og udvikling og har ikke forsøgt at lave itty-bitty transistorer på Ivy Bridge's 20nm størrelse, men firmaet hævder, at gallium arsenidprocessorer på 800nm ​​er hurtigere end dagens silicium

og

brug omtrent halvt så meget spænding.

"Hvis du ønskede at matche hastigheden hos dagens siliciumprocessorer ved stort set en 3GHz-klokkefrekvens, behøver du ikke at gå helt ned til 20 eller 30 nanometer, "siger OPELs hovedforsker Dr. Geoffrey Taylor. "Heck, du kunne nok slå det på 200nm." Og det bruger planart teknologi, ikke 3D-transistorer. Et af de største problemer med ethvert silicium-alternativ ansigter er, at silicium er den mest banebrydende teknologi i verden, med milliarder investeret i fremstilling af siliciumprocessorer til maksimal effektivitet. Det vil være svært at overbevise Intel, AMD, ARM og HSA Foundation om at slippe alt det for et nyt materiale. OPEL siger, at teknologien har en stor overlapning med nuværende siliciumfremstillingsmetoder.

"Det er skalerbart, og det er bolt-on til CMOS," siger direktør Peter Copetti. "Det er meget vigtigt. I vores drøftelser med forskellige støberier og halvlederfirmaer er det første, de spørger:" Skal jeg omlægge mine faciliteter? " Investeringen her er minimal, fordi vores system er komplementært til det der er derude lige nu. " OPEL siger også, at dets wafers er genanvendelige. Den Europæiske RumorganisationEn Europæiske Rumorganisation rent plads til chipfabrikation. International Roadmap for Semiconductors har identificeret galliumarsenid som en potentiel silicium erstatning engang mellem 2018 og 2026. Der er stadig et ton af test og overgang, der skal udføres, før gallium arsenid fanger

nogen

af det almindelige pc-processor marked, men hvis selv en brøkdel af OPELs påstande går i opfyldelse, kan teknologien meget godt udøve fremtidens processorer.

Nå, i det mindste indtil vi knuser molekylære transistorer eller kvantemåling. Men det er en hel 'notherartikel …

Kæmper mod en smeltning i morgen Så efter alt det-whew! - du har en bedre ide om, hvor fremtiden for pc-præstation er på vej. Initiativerne fra Intel, AMD og OPEL tackler hver især store problemer på bestemte forskellige måder, men det er en god ting. Du vil slet ikke have alle dine potentielle æg i en enkelt kurv. Og bedst af alt, hvis alle de forskellige dele af PC-præstationspuslespillet lykkes, kunne de

teoretisk fusionere Voltron-lignende måde at skabe en uber-kraftig, GPU-assisteret, tri-gate gallium arsenidprocessor, der kunne blæse bukserne af selv den nøjagtigste af dagens Core i7-processorer.

Dagens ydeevneskurve kan blive fladere ud, men fremtiden har aldrig set så

beastly.