Procesorių evoliucija: procesorių dažnis, našumas, gamybos procesai ir „Intel“ „tick - tock“ strategija ()
Kalbant apie procesorių našumą, 2004 metai buvo tam tikras lūžis lūkesčiuose ir bendrame supratime – iki tol viskas buvo gana paprasta ir našumas buvo glaudžiai susijęs su procesoriaus dažniu: kuo didesnis dažnis, tuo greičiau atliekamos visos operacijos.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Kiekvienais metais „Intel“ išleisdavo vis didesnio dažnio procesorius, o kas du metus padvigubindavo elektroninių komponenčių skaičių juose. Taigi, pirkėjams buvo viskas paprasta – kuo didesnis procesoriaus dažnis, tuo jis našesnis. Visas kitas technines smulkmenas suprasdavo nebent besidomintys giliau.
Tad nieko keisto, jog 2004 metais visi laukė pasirodant „Intel Pentium 4“ su 4 GHz dažniu, tačiau sulaukė viešo „Intel“ atsiprašymo – to niekada nebus, nes dažnių riba yra beveik pasiekta.
Taigi, jei 2000 metais daug kas svajojo, kad po dešimtmečio turėsime ne tik 10 GHz, bet ir 128 GHz dažnio procesorius, tai 2016 m. yra aišku, kad tai visiška utopija. Tas pats minėtas „Intel Pentium 4“ procesorius vos ne vos pasiekė 3,8 GHz dažnį, tačiau taip stipriai kaito, kad buvo entuziastu pramintas keptuve, nes ant jo rekordiškai greitai buvo kepama kiaušinienė!
Taigi, praėjo daugiau nei 10 metų nuo šių įvykių, o daugumos procesorių dažnis ir dabar neperlipa 3-4 GHz ribos.
Taigi, nepriklausomai nuo to, ar procesorius gamintas 2014 metais, ar 2012-aisiais, jo dažniai iš esmės nesiskirs. Tačiau bendras našumas visada bus didesnis vėliau pagamintų procesorių. Kodėl taip yra?
Visų pirma, procesoriuose vis dar sistemingai daugėja tranzistorių ir kitų elektroninių komponentų – visomis išgalėmis stengiamasi palaikyti Mūro dėsnį, kuris teigia, kad „kas dvejus metus mikroschemoje esančių elektroninių komponentų skaičius padvigubėja“. Kaip „Intel“ sugeba padvigubinti komponentų skaičių, nedidindama procesorių apimties?
Sprendimas paprastas – nuolatos mažinti komponentus. Komponenčių dydis priklauso nuo naudojamo gamybos proceso, dar kitaip vadinamo litografijos proceso dydžio. Kuo jis mažesnis, tuo daugiau elementų galima sutalpinti į tą patį procesorių.
„Intel“ iki 2015 metų procesorių gamyboje naudoja garsiąją „tick - tock“ strategiją, kuomet tas pats litografijos proceso dydis naudojamas du metus gaminti skirtingoms procesorių šeimoms. Deja, bet panašu, jog „tick - tock“ strategijai artėja galas – pranešama, jog 2016 metai bus pirmieji, kai jau nepavyks sumažinti litografijos proceso ir nauja procesorių šeima „Kaby lake“ bus gaminama 14 nm procesu, nors 2016 metais turėjo būti pereita prie 10 nm technologijos.
Taigi, prasidės taip vadinama „tick – tock - tock“ strategija:
Kompanijos Intel vertinimu, dabar dvigubai galingesnio procesoriaus sukūrimui reikia nebe dviejų, o pustrečių metų. Ir kuo toliau, tuo sudėtingiau sugalvoti iš principo naują našumo padidinimo būdą. Ne paskutinėje vietoje yra problema, kad kuo mažesni ir galingesni lustai, tuo brangesnė jų gamyba. Tokių naujienų įgyvendinimui reikia sudėtingų dizaino sprendimų ir naujų (bei brangesnių) medžiagų.
Taigi, nors naujos kartos „Intel“ procesorių dažnis beveik nesikeičia, tačiau bent jau elektroninių elementų stabiliai daugėja. Tačiau tai nereiškia aiškiai prognozuojamo procesorių našumo padidėjimo visais gyvenimo atvejais.
Tranzistorių gausėjimas nebūtinai reiškia, kad šiuos lustus lengviau panaudoti. Dėl išskiriamos šilumos neįmanoma tiksliai nuspėti, kiek padidės naujausių lustų našumas. Tuo pačiu, kai procesorius dirba tuo pačiu dažniu, tačiau turi skirtingą skaičių loginių elementų, labai svarbu pasidaro programinės įrangos sugebėjimas išnaudoti šias procesorių savybes.
Ir nors naujos kartos „Intel“ procesorių našumas visada yra bent kažkiek didesnis už senesnės, negalima taikyti jokių garantuotų spėjimų kiek tiksliai – tai parodo tik konkretūs testai.
