Mania wielordzeniowa

Ten artykuł jest częścią 1 dwuczęściowej serii; część 2 ukaże się w piątek 16 grudnia.

Kiedy nie możesz sprawić, by mikroprocesor działał szybciej, co robisz? Oczywiście łączysz dwa lub więcej rdzeni mikroprocesorowych.

Intel i AMD, czołowi rywale w branży, już wprowadziły dwurdzeniowe układy do komputerów stacjonarnych. A to dopiero początek trendu, który może przynieść ważną zmianę w komputerach PC: przetwarzanie wielordzeniowe. Obaj wiodący producenci chipów mają nadzieję, że do 2007 roku w układach komputerów stacjonarnych zapakują cztery rdzenie. A badacze Intela badają, jak umieścić dziesiątki, a nawet setki rdzeni na pojedynczy chip.

Zarówno producenci chipów, jak i producenci komputerów PC potrzebują układów wielordzeniowych z ważnego powodu: zabrakło im zapasu wydajności w istniejących projektach. (Przez lata producenci mikroukładów dodawali tranzystory i zwiększali częstotliwość taktowania, aby procesory działały szybciej. Jednak taktowanie można zwiększyć tylko w takim stopniu, zanim chip wypromieniuje zbyt dużo ciepła wewnątrz obudowy komputera).

Ale dlaczego przeciętny użytkownik komputera PC potrzebuje dwóch, czterech lub ośmiu rdzeni w chipie? Na początek pomyśl o wielozadaniowości. Nazywam wielozadaniowość cichą „zabójczą aplikacją”, mówi Shane Rau, kierownik programu badań nad półprzewodnikami w firmie badawczej IDC. Dzisiaj wszystkie aplikacje, z których korzystamy, niszczą procesor na śmierć.

Większość pojedynczych aplikacji działa już dobrze – samodzielnie. Ale, jak wie każdy użytkownik systemu Windows, uruchamianie wielu programów jednocześnie, powiedzmy, edytora tekstu, odtwarzacza audio i oprogramowania antywirusowego, w końcu spowoduje pojawienie się niechcianej klepsydry. Przetwarzanie wielordzeniowe może zakończyć ten okres oczekiwania.

Co więcej, biorąc pod uwagę dzisiejsze stale zmieniające się zagrożenia bezpieczeństwa, wymagania dotyczące wielozadaniowości będą tylko rosły, twierdzą obserwatorzy branżowi. Większość ludzi będzie nadal korzystać z większej liczby aplikacji jednocześnie, podczas gdy komputery PC będą musiały uruchamiać więcej programów zabezpieczających w tle, aby się chronić.

W szczególności zadania przesyłania strumieniowego audio i wideo mogą obciążać zasoby mikroprocesora. Intel uważa, że ​​wiele rdzeni znacznie lepiej poradzi sobie z zadaniami, takimi jak pobieranie wideo z komputera PC do osobistego odtwarzacza multimedialnego. Nadchodzące procesory wielordzeniowe firmy Intel są chłodniejsze niż oryginały, co może prowadzić do powstania innowacyjnych projektów obudów notebooków i komputerów stacjonarnych. Dwurdzeniowy układ firmy, nazywany Yonah, ma zadebiutować na początku 2006 roku.

Na targach International Consumer Electronics Show w Las Vegas w przyszłym miesiącu tajwański producent komputerów osobistych AOpen planuje zademonstrować maszynę zasilaną przez Yonah, mniej więcej wielkości minikomputera Mac firmy Apple, który ma 17 centymetrów szerokości, 17 centymetrów głębokości i 5 centymetrów wysokości. Według Kevina Krewella, redaktora naczelnego In-Stat, Yonah odegrał dużą rolę w niedawnej decyzji Apple o zakupie chipów Intela. Raport mikroprocesorowy , ponieważ Yonah umożliwi szybsze notebooki Powerbook.

Błędy pierwszej rundy

Wczesne dwurdzeniowe układy, takie jak Intel Pentium D, otrzymały mieszane recenzje – głównie dlatego, że ich wzrost wydajności nie był imponujący podczas uruchamiania oprogramowania przeznaczonego dla tradycyjnych procesorów jednordzeniowych. Aby naprawdę wykorzystać moc dwurdzeniowych lub wielordzeniowych układów, aplikacje muszą zostać napisane lub przepisane, aby wykorzystać dwa lub więcej rdzeni w procesie zwanym wielowątkowością.

Programiści wbudowali już wielowątkowość w systemach operacyjnych Windows XP, Linux i Mac OS X, dzięki czemu mogą wykorzystać moc jednego procesora do zadań wykonywanych w tle systemu, a drugiego do, na przykład, wymagającej aplikacji, takiej jak wyświetlanie wideo. Z drugiej strony wielu dostawców aplikacji, w tym twórcy gier, nie zrewidowało jeszcze swoich aplikacji.

Obecnie mamy wielowątkowe oprogramowanie w skalowalnych aplikacjach serwerowych, ale jest ono rzadsze w aplikacjach klienckich na komputery stacjonarne, mówi Krewell. Firma Adobe zastosowała wielowątkowość w oprogramowaniu do tworzenia treści, w tym Adobe Photoshop; ale większość innych producentów oprogramowania aplikacyjnego jeszcze tego nie zrobiła.

Ponadto ta pierwsza runda chipów – w tym AMD Athlon 64 X2 Dual-Core i Intel Pentium D – nadal wytwarza więcej ciepła, niż chcieliby projektanci. Zmusza to czasami podwójne rdzenie do zmniejszania się i pracy z mniejszą niż ich potencjalną maksymalną częstotliwością taktowania. Tak więc gracze i inni użytkownicy aplikacji o wysokiej intensywności często mądrze używają komputera opartego na potężnym jednordzeniowym układzie, takim jak AMD Athlon 64 FX.

Większa fala aplikacji wielowątkowych pojawi się, gdy system operacyjny Windows Vista firmy Microsoft zostanie wprowadzony na rynek jesienią 2006 roku, mówi Rau z IDC.

Równie ważne jest to, że następna generacja dwurdzeniowych chipów Intel będzie pobierać mniej energii, zachowując ich niską temperaturę bez kompromisów. Chipy te, o nazwie kodowej Conroe dla komputerów stacjonarnych, Merom dla notebooków i Woodcrest dla serwerów, również powinny zadebiutować jesienią 2006 roku.

Osiem wystarczy?

Według Intela i AMD dominującym trendem w dziedzinie mikroprocesorów w tej dekadzie i później będą projekty wielordzeniowe. Do 2007 roku obie firmy planują oferować czterordzeniowe mikroprocesory dla konsumenckich komputerów stacjonarnych. Niektórzy analitycy przewidują, że Intel może wprowadzić ośmiordzeniowe układy już w 2008 roku.

Musisz zgrać czas na wprowadzenie sprzętu wraz z oprogramowaniem, mówi Phil Hester, dyrektor ds. technologii AMD. Przejście do dwóch rdzeni to całkiem dobra odpowiedź dla wielu współczesnych aplikacji.

Ponieważ AMD planuje swoje przyszłe chipy, w tym czterordzeniowe, musi zrównoważyć koszty produkcji chipów i korzyści związane z oprogramowaniem. Na przykład, chip z trzema rdzeniami i dużą ilością pamięci podręcznej może przynieść więcej korzyści niż czterordzeniowy chip, mówi Hester. Dzieje się tak, ponieważ wiele aplikacji, w tym wymagających, takich jak Adobe Photoshop, korzysta z pamięci podręcznej, aby przyspieszyć zadania. Hester mówi, że bardziej sensowne może być wydanie mniejszej liczby rdzeni i dodanie większej ilości pamięci podręcznej.

Inną możliwością, która może dać użytkownikom maszyn wielordzeniowych duży zwrot wydajności, są wyspecjalizowane rdzenie zaprojektowane do osiągania doskonałych wyników w niektórych zadaniach, na przykład w grafice, przeglądaniu sieci Web lub zadaniach związanych z bezpieczeństwem. Możesz mieć jeden rdzeń obsługujący strumień XML, podczas gdy inny wykonuje pracę standardowego komputera, mówi Hester, wspominając, że AMD bada tego rodzaju projekt.

Dopasowanie większej liczby rdzeni do mikroprocesora to jednak dopiero początek wyzwań projektowych, przed którymi staną firmy zajmujące się sprzętem i oprogramowaniem w erze wielowątkowości. Najszybszy procesor na świecie nadal będzie czekał, jeśli główna pamięć systemu nie nadąży za nim. A ten problem będzie rósł, jeśli chip ma setki rdzeni.

Już jutro: Przyglądamy się bliżej wyzwaniom sprzętowym i programowym z wieloma rdzeniami. Jakie przeszkody należy pokonać, aby przetwarzanie wielordzeniowe mogło spełnić swoją obietnicę?

Laurianne McLaughlin jest pisarką technologiczną z okolic Bostonu.

ukryć