Závod na 1 GHz byl jen začátkem gigahertzové války mezi společnostmi Intel a AMD a zanedlouho se frekvence procesorů zdvojnásobila, ztrojnásobila, a dokonce zečtyřnásobila. Zdálo se, že už jsme předurčeni používat 10GHz procesory, tak proč tomu tak není?“
Jak si asi umíte představit, problémem je teplo. Vyšší frekvence generují více tepla, což je důvod, proč můžete vidět profesionální overclockery, kteří při pokusech o zvýšení taktovacích frekvencí do nových výšin používají tekutý dusík. Použití LN2 samozřejmě není praktické.
V příspěvku na blogu na webu Intel Developer Zone se Victoria Zhislina ze společnosti Intel věnuje technické podstatě návrhu procesorů a důvodům, proč se již frekvence neposouvají stále výše, jako tomu bylo kdysi.
„Hlavní omezení se nachází na úrovni konvejoru, který je nedílnou součástí superskalární struktury. Z funkčního hlediska je každé provedení instrukce procesoru rozděleno do několika kroků… Tyto kroky následují postupně za sebou a každý z nich je prováděn na samostatném výpočetním zařízení,“ vysvětluje Zhislina.
Výše uvedený diagram nastiňuje zjednodušenou řadu kroků, rozdělených podle tiků hodin. Na začátku druhé periody tikání (t2) je první krok dokončen a na druhém zařízení může začít druhý krok.
„Co to má společného s frekvencí? Ve skutečnosti se různé stupně mohou lišit v době provádění. Zároveň se různé kroky téže instrukce provádějí během různých taktů hodin. Délka taktu (a také frekvence) procesoru by měla odpovídat nejdelšímu kroku,“ říká Zhislina.
Tady je další diagram, který to ukazuje:
Při tomto nastavení není žádnou výhodou nastavit délku taktu kratší než nejdelší krok – je to technicky možné, ale nepovede to k žádnému zrychlení procesoru.
„Předpokládejme, že nejdelší krok vyžaduje k provedení 500 ps (pikosekund). To je délka taktu při frekvenci počítače 2 GHz. Pak nastavíme dvakrát kratší tik hodin, což by bylo 250 ps, a vše kromě frekvence zůstane stejné. Nyní se to, co bylo identifikováno jako nejdelší krok, provede během dvou taktů hodin, což dohromady trvá také 500 ps. Touto změnou nic nezískáme, zatímco návrh takové změny se stane mnohem složitějším a zvýší se emise tepla,“ vysvětluje Zhislina.
Zrychlení frekvence urychlí počáteční provádění. To však způsobí zpoždění v dalším průběhu, takže se tím vlastně nic nezíská. Podle Zhisliny je jediným způsobem, jak zvýšit frekvenci, zkrátit nejdelší krok.
Naneštěstí v současné době neexistuje mnoho způsobů, jak toho dosáhnout. Jednou z možností je vyvinout pokročilejší technologický postup, který zmenší fyzickou velikost součástek. Tím se procesor zrychlí, protože elektrické impulsy urazí kratší vzdálenost, a také proto, že by se zkrátila doba přepínání tranzistorů.
„Jednoduše řečeno, vše se zrychluje rovnoměrně. Všechny kroky se zkracují rovnoměrně, včetně toho nejdelšího, a v důsledku toho lze zvýšit frekvenci. Zní to docela jednoduše, ale cesta dolů v nanometrovém měřítku je velmi komplikovaná. Zvýšení frekvence silně závisí na aktuální úrovni technologie a pokrok se nemůže pohybovat mimo tato fyzikální omezení,“ říká Zhislina.
I přesto se neustále objevují snahy o dosažení právě této věci a výsledkem je postupné zvyšování frekvence jader procesorů.
Je toho ještě hodně, co je třeba strávit. Pokud máte trochu volného času, navštivte blog a přečtěte si ho.
Aktuální novinky
.