Cursa spre 1GHz a fost doar începutul unui război al gigaherțurilor între Intel și AMD, iar în scurt timp, procesoarele și-au dublat, triplat și chiar cvadruplat frecvența. Se părea că eram destinați să folosim până acum procesoare de 10GHz, așa că de ce nu o facem?
Așa cum v-ați putea imagina, căldura este o problemă. Frecvențele mai rapide generează mai multă căldură, motiv pentru care vedeți overclockeri profesioniști folosind azot lichid atunci când încearcă să împingă vitezele de ceas la noi înălțimi. Bineînțeles, utilizarea LN2 nu este practică.
Într-o postare pe blogul Intel Developer Zone, Victoria Zhislina de la Intel intră în natura tehnică a proiectării procesoarelor și explică de ce frecvențele nu mai sunt împinse din ce în ce mai sus, așa cum se întâmpla cândva. „Principala limitare se găsește la nivelul conveierilor, care este parte integrantă a structurii superscalare. Din punct de vedere funcțional, fiecare execuție a instrucțiunii unui procesor este împărțită în mai multe etape… Acești pași se succed unul după altul în mod secvențial și fiecare este executat pe un dispozitiv de calcul separat”, explică Zhislina.
Diagrama de mai sus schițează o serie simplificată de pași, despărțiți de ticuri de ceas. La începutul celei de-a doua perioade de tic-tac (t2), prima etapă s-a încheiat și a doua etapă poate începe pe al doilea dispozitiv.
„Ce legătură are asta cu frecvența? De fapt, diferitele etape pot varia în ceea ce privește timpul de execuție. În același timp, diferite etape ale aceleiași instrucțiuni sunt executate în timpul diferitelor ticuri de ceas. Lungimea ticului de ceas (și, de asemenea, frecvența) a procesorului ar trebui să se potrivească cu cel mai lung pas”, spune Zhislina.
Iată o altă diagramă care arată acest lucru:
Cu această configurație, nu există niciun avantaj în a seta lungimea ticului de ceas mai mică decât cel mai lung pas – este tehnic posibil să se facă acest lucru, dar nu va duce la nicio accelerare a procesorului.
„Să presupunem că cel mai lung pas necesită 500 ps (picosecundă) pentru execuție. Aceasta este lungimea ticului de ceas atunci când frecvența calculatorului este de 2GHz. Apoi, setăm un tic de ceas de două ori mai scurt, care ar fi de 250 ps, și totul, cu excepția frecvenței, rămâne la fel. Acum, ceea ce a fost identificat ca fiind cel mai lung pas este executat în timpul a două ticuri de ceas, care împreună durează tot 500 ps. Nu se câștigă nimic dacă se face această schimbare, în timp ce proiectarea unei astfel de modificări devine mult mai complicată, iar emisia de căldură crește”, explică Zhislina.
O frecvență mai rapidă va accelera execuția inițială. Cu toate acestea, acest lucru va cauza întârzieri mai departe, deci nu se câștigă cu adevărat nimic. Potrivit lui Zhislina, singura modalitate de a crește frecvența este de a scurta cel mai lung pas.
Din păcate, nu există multe modalități de a face acest lucru în acest moment. O modalitate este de a dezvolta un proces tehnologic mai avansat care să reducă dimensiunea fizică a componentelor. Acest lucru face procesorul mai rapid, deoarece impulsurile electrice parcurg distanțe mai scurte și, de asemenea, pentru că ar exista o reducere a timpilor de comutare a tranzistorului.
„Pur și simplu, totul se accelerează în mod uniform. Toți pașii sunt scurtați în mod uniform, inclusiv cel mai lung, iar frecvența poate fi crescută ca urmare. Sună destul de simplu, dar drumul până la scara nanometrică este foarte complicat. Frecvența crescută depinde foarte mult de nivelul actual al tehnologiei, iar progresele nu pot depăși aceste limitări fizice”, spune Zhislina.
Chiar și așa, există eforturi constante pentru a realiza exact acest lucru și, ca urmare, vedem o creștere treptată a frecvențelor nucleelor CPU.
Există multe altele de digerat. Dacă aveți ceva timp liber, accesați blogul și citiți-l.
Știri recente
.