The Extreme Physics Pushing Moore’s Law to the Next Level
Innholdsfortegnelse:
- Mens andre chipmakere har slitt seg for å krympe transistorer og klemme flere av dem Intel-selskapet Moore selv sammenføyet-har holdt tritt med Moores lov siden sin uttale, en prestasjon som kan legges til føttene til Intels lille hær av ingeniører. Ikke bare noen ingeniører, skjønt.
- Har du noen gang hørt om parallell databehandling? Det er det vi snakker om.
- Den dagen er langt unna, men forskerne utforsker allerede alternativer. Grafenprosessorer får mye sprøyte som en potensiell silisiumfølger, men OPEL Technologies mener fremtiden ligger i galliumarsenid.
- teoretisk fusjonere Voltron-lignende mote for å skape en uberkraftig, GPU-assistert, tri-gate gallium arsenidprosessor som kan blåse buksene av selv den bøffeste av dagens Core i7-prosessorer.
er
raskere og mindre enn noen gang før - men prosessorytelsen går ganske enkelt ikke fremover ved sitt tidligere breakneck-tempo. På en gang var 50 til 60 prosent sprang i år-til-år-prestasjoner vanlig. Nå er 10 til 15 prosent forbedringer normen. Heldigvis kan fem-pluss-år gamle datamaskiner fortsatt takle hverdagens oppgaver helt fint, slik at ytelsesdempingen ikke er et stort problem. I tillegg er det fint å ikke måtte bytte ut PCen hvert annet år under en ned økonomi. Men teknologien går ikke videre ved å holde seg til status quo. Fremtiden trenger hastighet
! "Jeg tror ikke det er noe om eller mener om dette. Heterogene arkitekturer er
fremtiden." Heldigvis største navnene i PC-prosessorer er ikke fornøyd med status quo. Chip beslutningstakere arbeider rasende for å løse problemene som følge av en senking av Moores lov og oppveksten av kraftvegget, for å holde prestasjonspedalen til metallet. Så hva slags radikale triks har de på ermene ? Flere forskjellige typer, faktisk - og hver har stort potensial for fremtiden. La oss ta en titt bak gardinen. Intel: Bygg på gigantens skuldreWikipedia / Wikimedia CommonsChip transistor teller gjennom årene. (Klikk for å utvide.)
Kan vi kritisere dagens dårlige prestasjonsgevinster til en sammenbrudd i Moores lov? Ikke helt. Moores legendariske linje kan ofte misquoted for å snakke om CPU-ytelse, men lovens bokstav dreier seg om antall transistorer på en kretsdobling hvert 2. år.
Mens andre chipmakere har slitt seg for å krympe transistorer og klemme flere av dem Intel-selskapet Moore selv sammenføyet-har holdt tritt med Moores lov siden sin uttale, en prestasjon som kan legges til føttene til Intels lille hær av ingeniører. Ikke bare noen ingeniører, skjønt.
ingeniører.
Som transistorer blir tettert pakket, blir varme og energieffektivitetsproblemer store problemer. Nå når transistorene nå nesten uendelig små størrelser - hver av de milliarder pluss transistorene i Intels Ivy Bridge-sjetonger måler 22 nanometer (nm), eller omtrent 0,0000000066 tommer som erobrer disse elendighetene, tar kreativ tenkning. "Det er ingen tvil om at det blir hardt, sier Intel Technical Manufacturing Manager Chuck Mulloy i et telefonintervju. "Virkelig virkelig vanskelig. Jeg mener at vi er på atomnivå."
For å holde fremgang a-rollin har Intel gjort noen betydelige endringer i transistorens grunndesign i det siste tiår. I 2002 annonserte selskapet at det var å bytte til såkalt "anstrengt silisium", noe som økte chipytelsen med 10 til 20 prosent ved litt deformering av strukturen av silikonkrystaller.
Mo-effekt betyr imidlertid mo-problemer. Spesielt, som transistorer fortsetter å krympe, de lider av økt elektron "lekkasje", noe som gjør dem langt mindre effektive. To siste tweaks bekjemper den lekkasjen på nye måter. Uten å bli for geeky, begynte selskapet ved å bytte ut transistorens standard silisiumdioksydisolatorer til fordel for mer effektive "high-metal-gate" -isolatorer under skiftet til 45nm produksjonsprosess. Det høres enkelt, men det var faktisk en stor avtale. Det ble etterfulgt av en enda mer monumental endring, med introduksjon av "tri-gate" eller "3D" transistor teknologi i Intels nåværende Ivy Bridge-sjetonger. IntelAn bilde sammenligner strømmen av elektroner gjennom plan (venstre) og tri- gate (høyre) transistorer. Elektronene i tri-gate transistorer flyter på vertikalplanet, sammenlignet med flatflaten av tradisjonelle plan transistorer.
Tradisjonelle "plane" transistorer har et par "port" på hver side av kanalene som bærer elektroner. Tri-gate transistorer knuste den todimensjonale tenkning med tillegg av en tredje gate
over
kanalen, som forbinder de to sidegatene. Designet forbedrer effektiviteten ved å redusere lekkasjen samtidig som strømforbruket reduseres. Igjen, det høres enkelt, men produksjon av tredimensjonale transistorer krever
teknisk presisjon. I øyeblikket er Intel den eneste chip-produsenten med 3D-transistorer. Så hva er neste for Intel? Selskapet forteller ikke. Faktisk sier Mulloy at enhver teknologi som selskapet kan bruke som den neste ekstreme ultrafiolette litografifabrikkprosessen, går inn i et PR-sorte hull år før Intel introduserer det i chips. Men han understreket at de tidligere forbedringene som diskutert ovenfor ikke bare stopper når de blir introdusert til publikum. " " "Folk har en tendens til å tenke" Intel brukte dette, nå er de på den neste tingen "," Mulloy sa. "Strømt silisium gikk ikke vekk da vi la til mulighetene til high-metal porten. Høy-metallgate gikk ikke bort da vi gikk til tri-gate transistorer - vi bygger og forbedrer fortsatt på det. er den fjerde generasjonen av anstrengt silisium, den tredje generasjonen av high-metal gate, og vår kommende 14nm-sjetong vil bli den andre generasjonen av tri-gate. "
Den beste chipteknologien der ute, blir bare bedre i andre ord. Oh, og for hva det er verdt, mener Intel at Moores lov vil fortsette å være uformell for minst
to transistor-krympe generasjoner.
AMD: Parallell beregning hele veien
Intel er ikke den eneste chipmakeren i byen, skjønt. I stedet for å satse på forbedringer av transistorteknologi, tror rival AMD at framtidens ytelse henger på å kutte CPUer litt slakk ved å skifte noe av arbeidsbelastningen til andre prosessorer som kan være bedre egnet for bestemte oppgaver. Grafikkprosessorer, for eksempel røyk gjennom oppgaver som krever en rekke samtidige beregninger, for eksempel passordspring, Bitcoin-gruvedrift og mange vitenskapelige bruksområder.
Har du noen gang hørt om parallell databehandling? Det er det vi snakker om.
AMD Utformingen av en AMD APU bygget til HSA-standarder. "Å gå inn i mindre noder på transistorsiden øker ytelsen ved 6 til 8 til kanskje
10 prosent, år til år, "sier Sasa Marinkovic, senior markedsføringsproduktør på AMD. "Men å legge til en GPU med GPU-beregningsfunksjoner gir det mye større gevinster. For eksempel, for Internet Explorer 8 til IE9 var ytelsesøkningen 400 prosent-
ytelsen til den forrige generasjonen, og det er alt takket være [IE9s] GPU-akselerasjon. " " Vi ser den typen spillspring som spilles innenfor dagens kraftkuvert, eller du kan kraftig senke strømkvaliteten og se den samme ytelsen [du har i dag], "forteller Marinkovic. AMD har skjedd i retning av en heterogen systemarkitektur, da metoden for å distribuere arbeidsbelastningen blant flere prosessorer på en enkeltbrikke kalles i sine populære akselererte behandlingsenheter, eller APUer, inkludert den som driver den kommende PlayStation 4 spillkonsollen. APUer inneholder tradisjonelle CPU-kjerner og en stor Radeon-grafikkjerne på samme dør, som vist i blokkdiagrammet ovenfor. CPU og GPU i AMDs neste generasjon Kaveri APUer vil dele samme lagringsplass, sløre linjene enda mer og gi enda raskere ytelse. AMD er ikke den eneste chipmakeren som støtter ideen om parallell databehandling. Selskapet var stiftende medlem av HSA Foundation, et konsortium av toppchips beslutningstakere - om enn sans
Intel og Nvidia - som jobber sammen for å skape standarder som forhåpentligvis skal gjøre programmering for parallell databehandling enklere i fremtiden.
Det er bra at bransjeledende selskaper gir ryggraden i HSA-stiftelsens visjon, fordi for at den store heterogene fremtiden for parallell databehandling skal komme til oppfyllelse, må programmer og applikasjoner spesifikt skrives for å dra nytte av maskinvare design.
HSA Foundation "Programvare er nøkkelen," tillater Marinkovic. "Når du ser på APUer med [full HSA-kompatibilitet] og uten full HSA, må programvaren endres. Men det vil bli en forandring til det bedre … Hvor vi vil komme til, er kode en gang og bruk overalt. du har HSA-arkitekturen på tvers av alle disse forskjellige HSA Foundation-selskapene, forhåpentligvis vil du kunne skrive et program for en PC og kjøre det på smarttelefonen eller nettbrettet ditt med noen små tweaks eller kompilering. " Du kan allerede finne søknad prosesseringsgrensesnitt (APIer) som muliggjør parallell GPU-databehandling, for eksempel Nvidias GeForce-sentriske CUDA-plattform, DirectCompute API baket i DirectX 11 på Windows-systemet, og OpenCL, en åpen kildekode løsning administrert av Khronos-gruppen.
Støtte for maskinvare akselerasjon er å plukke opp blant programvareutviklere, selv om de fleste av programmene håndterer intensiv grafikk på en eller annen måte. Internet Explorer og Flash er for eksempel på bandwagon. Bare i forrige uke annonserte Adobe at det var å legge til OpenCL-støtte for Windows-versjonen av Premiere Pro. Ifølge representanter vil brukere med AMD-diskret grafikkort eller APUer kunne få tilgang til den GPU-akselerasjonen for å redigere HD- og 4K-videoer i sanntid, eller eksportere videoer opptil 4,3 ganger raskere enn den grunnleggende nonaccelererte programvaren.
er
fremtiden."
OPEL: Så lenge, silisium, hei, galliumarsenid!
Men er den fremtiden basert på silisiumteknologi, som dagens beregning er? Definitivt, for kort sikt. Absolutt ikke, på lang sikt. Noen ganger i fremtiden vet eksperter ikke nøyaktig når-silisium vil nå sine grenser og vil ikke være i stand til å bli presset lenger. Chip beslutningstakere må bytte til et annet materiale. MITVisningen av en indium gallium arsenid transistor produsert av MIT forskere.
Den dagen er langt unna, men forskerne utforsker allerede alternativer. Grafenprosessorer får mye sprøyte som en potensiell silisiumfølger, men OPEL Technologies mener fremtiden ligger i galliumarsenid.
OPEL har finjustert galliumarsenidteknologien i hjertet av sin POET (Planar Opto Electronic Technology) plattform i mer enn 20 år, og selskapet har jobbet med BAE og det amerikanske forsvarsdepartementet (blant annet) for å validere det. OPEL-representanter sier at deres proprietære teknologi er klar for den store tiden.
OPEL forlot bare R & D-scenen, og har ikke forsøkt å lage itty-bitty-transistorer på Ivy Bridge's 20nm størrelse, men selskapet hevder at gallium arsenidprosessorer på 800nm er raskere enn dagens silisium
bruker omtrent halvparten så mye spenning.
"Hvis du ønsket å matche hastigheten til dagens silisiumprosessorer, omtrent en 3GHz-klokkefrekvens, trenger du ikke å gå helt ned til 20 eller 30 nanometer, sier OPELs sjefforsker Dr. Geoffrey Taylor. "Heck, du kan sikkert slå det på 200nm." Og det bruker planart teknologi, ikke 3D-transistorer. Et av de største problemene som helst silisium-alternative ansikter er at silisium er den mest banebrytende teknologien i verden, med milliarder investert i produksjon av silisiumprosessorer til maksimal effektivitet. Det kommer til å være vanskelig å overbevise Intel, AMD, ARM og HSA Foundation om å slippe alt det for et nytt materiale. OPEL sier at teknologien har en stor overlapping med nåværende silikonfabrikasjonsmetoder.
"Det er skalerbart, og det er bolt-on på CMOS," sier direktør Peter Copetti. "Det er veldig viktig. I våre diskusjoner med ulike støperier og halvlederfirmaer, er det første som de spør:" Må jeg retoole mine anlegg? " Investeringen her er minimal fordi systemet vårt er komplementært til det som er der ute akkurat nå. " OPEL sier også at waferne er gjenbrukbare. European Space AgencyA European Space Agency rent rom for chipfabrikker. Den internasjonale teknologiplanleggingen for halvledere har identifisert galliumarsenid som en potensiell silisiumutskiftning en gang mellom 2018 og 2026. Det er fortsatt massevis av testing og overgang som skal gjøres før galliumarsenid fanger
noen
av det vanlige PC-prosessørmarkedet, men hvis selv en brøkdel av OPELs krav henger i oppfyllelse, kan teknologien dessverre godt utøve framtidens prosessorer.
Kjemp mot en smelting i morgen Så, etter alt det-whew! -Du har en bedre ide om hvor fremtiden for PC-ytelsen er på vei. Initiativene fra Intel, AMD og OPEL håndterer hverandre store problemer på bestemte forskjellige måter, men det er en god ting. Du vil ikke ha alle dine potensielle egg i en enkelt kurv, tross alt. Og best av alt, hvis alle de forskjellige stykkene i PC-ytelsen er gode, kunne de
teoretisk fusjonere Voltron-lignende mote for å skape en uberkraftig, GPU-assistert, tri-gate gallium arsenidprosessor som kan blåse buksene av selv den bøffeste av dagens Core i7-prosessorer.
Dagens ytelseskurve kan bli flatt ut, men fremtiden har aldri sett så
beastly.
Ville det ikke vært fint hvis bilen din kunne betjene seg selv? Det er riktig å tenke på å kjøre opp til et hotell eller en restaurant, komme ut av bilen, og trykke på en knapp. Din bil ville rulle opp sine vinduer og kjøre av for å finne en tilgjengelig parkeringsplass og parkere seg selv. Da, da du trengte bilen igjen, kunne du bare trykke på en annen knapp, og det ville forlate parkeringsplassen og kjøre til hvor du er.
Bilprodusenter jobber allerede på denne typen mindre intensiv automatisert kjøring. Audi's proof-of-concept-bil er ikke helt Googles selvdrevne kjøretøy. Det er ingen LIDAR-laser på taket, og det kan ikke kjøre hundretusenvis av miles uten menneskelig interaksjon (ennå). Men denne bilen kan kjøre seg inn i en parkeringsplass, parkere seg selv og kjøre seg tilbake for å møte deg med pressen på en smarttelefonknapp.
Microsoft Office er den mest populære tekstbehandlingsserien rundt når det gjelder å generere dokumenter. Men mange mennesker er helt uvitende om at hver gang du åpner et dokument, skriver du inn det, redigerer det, lukker det eller gjør noe annet enn å puste på det. Personlig identifiserende data som heter "metadata" samles inn og festes til dokumentet . Opplysning av denne informasjonen kan være svært skadelig i visse situasjoner, så det lønner seg å bruke ekstra minutter før du send
For dokumentmetadata renere skal du fortelle plasseringen av de aktuelle filene. Bare bla til deres plassering på datamaskinen din. Du kan også velge hvilken type fil du vil rydde.
Det kan komme en tid da Windows-datasystemet er fylt med duplikatfiler. Ingen liker det i det hele tatt, avhengig av nummeret, kan det være vanskelig å fjerne dem alle. Men det er alt bra, fordi det er et program kjent som
Duplicate Files Eraser