Kilpailu 1 GHz:iin oli vasta alku Intelin ja AMD:n väliselle gigahertsisodalle, ja ennen pitkää prosessoreiden taajuus oli kaksinkertaistunut, kolminkertaistunut ja jopa nelinkertaistunut. Näytti siltä, että meidän oli määrä käyttää jo 10 GHz:n prosessoreita, joten miksi emme käytä?
Kuten voitte kuvitella, lämpö on ongelma. Nopeammat taajuudet tuottavat enemmän lämpöä, minkä vuoksi ammattimaiset ylikellottajat käyttävät nestemäistä typpeä yrittäessään nostaa kellotaajuuksia uusiin korkeuksiin. LN2:n käyttäminen ei tietenkään ole käytännöllistä.
Intelin Developer Zonella julkaistussa blogikirjoituksessa Intelin Victoria Zhislina perehtyy prosessorisuunnittelun tekniseen luonteeseen ja siihen, miksi kellotaajuuksia ei enää nosteta yhä korkeammalle kuten ennen.
”Pääasiallinen rajoitus löytyy liukuhihnatasolta, joka on olennainen osa superskalaarista rakennetta. Toiminnallisesti jokainen prosessorin käskyn suoritus on jaettu useisiin vaiheisiin… Nämä vaiheet seuraavat toisiaan peräkkäin, ja jokainen niistä suoritetaan erillisessä laskentalaitteessa”, Zhislina selittää.
Yllä olevassa kaaviossa hahmotellaan yksinkertaistettu sarja vaiheita, jotka on jaoteltu kellon tikein. Toisen tiktijakson (t2) alkaessa ensimmäinen vaihe on suoritettu loppuun, ja toinen vaihe voi alkaa toisessa laitteessa.
”Mitä tekemistä tällä on taajuuden kanssa? Itse asiassa eri vaiheiden suoritusaika voi vaihdella. Samalla saman käskyn eri vaiheet suoritetaan eri kellotaajuuksien aikana. Prosessorin kellopulssin pituuden (ja myös taajuuden) pitäisi sopia pisimpään vaiheeseen”, Zhislina sanoo.
Tässä on toinen kaavio, joka osoittaa tämän:
Tässä asetelmassa ei ole mitään etua siitä, että kellotaulun pituus asetetaan lyhyemmäksi kuin pisin askel – se on teknisesti mahdollista, mutta ei johda prosessorin kiihtyvyyteen.
”Oletetaan, että pisin askel vaatii 500 ps (pikosekuntia) suoritukseen. Tämä on kellotaajuuden pituus, kun tietokoneen taajuus on 2 GHz. Sitten asetetaan kaksi kertaa lyhyempi kellopiikki, joka olisi 250 ps, ja kaikki muu paitsi taajuus pysyy samana. Nyt se, mikä tunnistettiin pisimmäksi askeleeksi, suoritetaan kahden kellotaajuuden aikana, jotka yhdessä kestävät niin ikään 500 ps. Tällä muutoksella ei saavuteta mitään, kun taas tällaisen muutoksen suunnittelusta tulee paljon monimutkaisempaa ja lämpösäteily lisääntyy”, Zhislina selittää.
Nopeampi taajuus nopeuttaa alkuperäistä suoritusta. Se aiheuttaa kuitenkin viivästyksiä myöhemmässä vaiheessa, joten mitään ei oikeastaan saavuteta. Zhislinan mukaan ainoa tapa nostaa taajuutta on lyhentää pisintä vaihetta.
Se ei valitettavasti ole juuri nyt mahdollista. Yksi tapa on kehittää kehittyneempi teknologinen prosessi, joka pienentää komponenttien fyysistä kokoa. Se tekee prosessorista nopeamman, koska sähköimpulssit kulkevat lyhyempiä matkoja, ja myös siksi, että transistorien kytkentäajat lyhenisivät.
”Yksinkertaisesti sanottuna kaikki nopeutuu tasaisesti. Kaikki askeleet lyhenevät tasaisesti, myös pisin askel, ja sen seurauksena taajuutta voidaan nostaa. Kuulostaa aika yksinkertaiselta, mutta tie alaspäin nanometrin asteikolle on hyvin monimutkainen. Taajuuden kasvattaminen riippuu vahvasti tekniikan nykytasosta, eikä edistys voi ylittää näitä fysikaalisia rajoituksia”, Zhislina sanoo.”
Sitä huolimatta juuri tähän pyritään jatkuvasti, ja sen seurauksena näemme prosessoriytimien taajuuksien asteittaista nousua.”
Tässä on paljon muutakin sulateltavaa. Jos sinulla on vapaa-aikaa, käy lukemassa blogi.
Uudemmat uutiset