Daudzkodolu mānija

Šis raksts ir divu daļu sērijas 1. daļa; 2. daļa parādīsies piektdien, 16. decembrī.

Ko jūs darāt, ja nevarat panākt, lai mikroprocesors darbotos ātrāk? Protams, jūs apvienojat divus vai vairākus mikroprocesoru kodolus.

Intel un AMD, galvenie nozares konkurenti, jau ir ieviesuši divu kodolu mikroshēmas galddatoriem. Un tas ir tikai sākums tendencei, kas var radīt būtiskas izmaiņas personālajos datoros: daudzkodolu apstrāde. Abi šie vadošie mikroshēmu ražotāji cer līdz 2007. gadam iesaiņot četrus kodolus galddatoru mikroshēmās. Intel pētnieki pēta, kā ievietot desmitiem vai pat simtiem serdeņus vienā mikroshēmā.

Gan mikroshēmu ražotājiem, gan personālo datoru ražotājiem ir vajadzīgas daudzkodolu mikroshēmas svarīga iemesla dēļ: tiem ir beigusies veiktspēja, izmantojot esošos dizainus. (Gadiem ilgi mikroshēmu ražotāji ir pievienojuši tranzistorus un palielinājuši takts ātrumu, lai procesori darbotos ātrāk. Taču pulksteņa ātrumu var palielināt tikai tik daudz, lai mikroshēma datora korpusā izstaro pārāk daudz siltuma.)

Bet kāpēc vidusmēra datora lietotājam ir nepieciešami divi, četri vai astoņi mikroshēmas kodoli? Iesācējiem padomājiet par vairākuzdevumu veikšanu. Es saucu vairākuzdevumu veikšanu par kluso “slepkavas lietotni”, saka Šeins Rau, tirgus izpētes uzņēmuma IDC pusvadītāju izpētes programmas vadītājs. Mūsdienās visas mūsu izmantotās lietotnes niķelē un aptumšo procesoru.

Lielākā daļa individuālo lietojumprogrammu jau darbojas labi – atsevišķi. Taču, kā zina jebkurš Windows lietotājs, vairāku programmu vienlaicīga, piemēram, tekstapstrādes, audio atskaņotāja un pretvīrusu programmatūras palaišana galu galā parādīs nevēlamo smilšu pulksteni. Daudzkodolu apstrāde varētu beigt šo gaidīšanas periodu.

Turklāt, ņemot vērā mūsdienu nepārtraukti mainīgos drošības apdraudējumus, daudzuzdevumu prasības tikai pieaugs, norāda nozares novērotāji. Lielākā daļa cilvēku turpinās vienlaikus izmantot vairāk lietojumprogrammu, savukārt personālajiem datoriem būs jāpalaiž vairāk drošības programmu fonā, lai aizsargātu sevi.

Jo īpaši audio un video straumēšanas uzdevumi var izmantot mikroprocesora resursus. Intel uzskata, ka vairāki kodoli būs daudz labāki tādiem uzdevumiem kā video lejupielāde no datora uz personīgo multivides atskaņotāju. Un Intel gaidāmie daudzkodolu procesori darbojas vēsāk nekā oriģinālie procesori, kas varētu radīt novatoriskus piezīmjdatoru un galddatoru korpusu dizainus. Uzņēmuma divkodolu mikroshēma ar segvārdu Yonah debitēs 2006. gada sākumā.

Nākamajā mēnesī Lasvegasā notiekošajā Starptautiskajā plaša patēriņa elektronikas izstādē Taivānas datoru ražotājs AOpen plāno demonstrēt ar Yonah darbināmu mašīnu, kas ir aptuveni Apple Mac mini galddatora izmēra, kura izmēri ir 17 centimetri plata, 17 centimetru dziļa un 5 centimetri garš. Saskaņā ar In-Stat's galveno redaktoru Kevinu Krevelu, Jonai bija liela loma Apple nesen pieņemtajā lēmumā iegādāties Intel mikroshēmas. Mikroprocesora ziņojums , jo Yonah nodrošinās ātrākus Powerbook piezīmjdatorus.

Pirmās kārtas kļūdas

Agrīnās divu kodolu mikroshēmas, piemēram, Intel Pentium D, saņēma pretrunīgas atsauksmes — galvenokārt tāpēc, ka to veiktspējas pieaugums nebija iespaidīgs, darbinot programmatūru, kas izstrādāta tradicionālajiem viena kodola procesoriem. Lai patiešām izmantotu divkodolu vai daudzkodolu mikroshēmu iespējas, programmatūras lietojumprogrammas ir jāraksta vai jāpārraksta, lai izmantotu divu vai vairāku kodolu priekšrocības. Šo procesu sauc par daudzpavedienu izmantošanu.

Programmētāji jau ir izveidojuši daudzpavedienu sistēmu Windows XP, Linux un Mac OS X operētājsistēmās, lai viņi varētu izmantot viena CPU jaudu sistēmas fona uzdevumiem un otra CPU, piemēram, prasīgai lietojumprogrammai, piemēram, video parādīšanai. No otras puses, daudzi lietojumprogrammu pārdevēji, tostarp spēļu veidotāji, vēl nav pārskatījuši savas lietojumprogrammas.

Mums šodien ir daudzpavedienu programmatūra mērogojamās serveru lietojumprogrammās, taču tā ir retāk sastopama klientu lietojumprogrammās galddatoriem, saka Krevels. Adobe ir izmantojis daudzpavedienu izmantošanu satura izveides programmatūrai, tostarp Adobe Photoshop; bet lielākā daļa citu lietojumprogrammatūras uzņēmumu to vēl nav izdarījuši.

Turklāt šī pirmā mikroshēmu kārta, tostarp AMD Athlon 64 X2 Dual-Core un Intel Pentium D, joprojām rada vairāk siltuma, nekā dizaineri vēlētos. Tas liek diviem kodoliem reizēm nolaisties un darboties ar mazāku ātrumu nekā potenciālais maksimālais pulksteņa ātrums. Faktiski spēlētāji un citi augstas intensitātes lietojumprogrammu lietotāji bieži vien izmanto datoru, kura pamatā ir jaudīga viena kodola mikroshēma, piemēram, AMD Athlon 64 FX.

Lielāks daudzpavedienu lietojumprogrammu vilnis parādīsies, kad Microsoft Windows Vista operētājsistēma tiks piegādāta 2006. gada rudenī, norāda IDC pārstāvis Rau.

Tikpat svarīgi ir tas, ka nākamās paaudzes Intel divkodolu mikroshēmas patērēs mazāk enerģijas, saglabājot savu vēsumu bez kompromisiem. Ar koda nosaukumu Conroe galddatoriem, Merom piezīmjdatoriem un Woodcrest serveriem, arī šīm mikroshēmām vajadzētu debitēt 2006. gada rudenī.

Pietiek ar astoņiem?

Daudzkodolu dizaini būs dominējošā mikroprocesoru tendence šajā desmitgadē un pēc tam, kā norāda gan Intel, gan AMD. Līdz 2007. gadam abi uzņēmumi plāno piedāvāt četrkodolu mikroprocesorus patērētāju galddatoriem. Un Intel varētu ieviest astoņu kodolu mikroshēmas jau 2008. gadā, prognozē daži analītiķi.

Aparatūras ieviešana ir jāsaskaņo ar programmatūru, saka Fils Hesters, AMD galvenais tehnoloģiju speciālists. Pāreja uz diviem kodoliem šodien ir diezgan laba atbilde daudzām lietotnēm.

Tā kā AMD plāno savas nākotnes mikroshēmas, tostarp četrkodolu, tai ir jāsabalansē mikroshēmu ražošanas izmaksas un programmatūras priekšrocības. Piemēram, mikroshēma ar trīs kodoliem un lielu kešatmiņas apjomu var nodrošināt lielāku peļņu nekā četru kodolu mikroshēma, saka Hestere. Tas ir tāpēc, ka daudzas lietojumprogrammas, tostarp prasīgas, piemēram, Adobe Photoshop, izmanto kešatmiņu, lai paātrinātu uzdevumus. Var būt lietderīgāk tērēt mazāk kodolu un iekļaut vairāk kešatmiņas, saka Hestere.

Vēl viena iespēja, kas var sniegt daudzkodolu iekārtu lietotājiem lielu veiktspējas atdevi, ir specializēti kodoli, kas paredzēti, lai veiktu izcilus uzdevumus, piemēram, grafiku, tīmekļa pārlūkošanu vai drošības uzdevumus. Iespējams, ka jums ir viens kodols, kurā darbojas jūsu XML straume, bet cits nodrošina standarta datora darbību, saka Hesters, minot, ka AMD pēta šāda veida dizainu.

Tomēr vairāku kodolu ievietošana mikroprocesorā ir tikai sākums projektēšanas izaicinājumiem, ar kuriem aparatūras un programmatūras uzņēmumi saskarsies daudzpavedienu laikmetā. Pasaulē ātrākais procesors joprojām gaidīs, ja sistēmas galvenā atmiņa nespēs tam sekot līdzi. Un šī problēma pieaugs, ja mikroshēmā būs simtiem kodolu.

Nāks rīt: Mēs sīkāk aplūkojam aparatūras un programmatūras problēmas ar vairākiem kodoliem. Kādi šķēršļi ir jāpārvar, lai daudzkodolu apstrāde varētu pildīt savus solījumus?

Laurianne McLaughlin ir tehnoloģiju rakstniece, kas dzīvo Bostonas apgabalā.

paslēpties