Govorimo o dva pravila koja takođe počinju da gube na važnosti.
/ photo Unsplash
Mooreov zakon je formulisan prije više od pedeset godina. Za sve to vrijeme on je najvećim dijelom ostao pošten. Čak i danas, kada se prelazi s jedne procesne tehnologije na drugu, gustoća tranzistora na čipu . Ali postoji problem - brzina razvoja novih tehničkih procesa se usporava.
Na primjer, Intel je već duže vrijeme odlagao masovnu proizvodnju svojih 10nm Ice Lake procesora. Dok će IT gigant početi isporuku uređaja sljedećeg mjeseca, arhitektura je najavljena okolo prije mnogo godina. Takođe prošlog avgusta, proizvođač integrisanih kola GlobalFoundries, koji je radio sa AMD-om, 7nm procesna tehnologija (više o razlozima ove odluke, mi na Habreu).
и Već nekoliko godina predviđaju smrt Murovom zakonu. Čak i sam Gordon da pravilo koje je formulisao više neće važiti. Međutim, Mooreov zakon nije jedini obrazac koji gubi na važnosti i kojem su jednaki proizvođači procesora.
Dennardov zakon skaliranja
Formulirao ga je 1974. godine inženjer i programer dinamičkog DRAM-a Robert Dennard (Robert Dennard) zajedno sa kolegama iz IBM-a. Pravilo glasi ovako:
"Smanjenjem veličine tranzistora i povećanjem takta procesora, lako možemo povećati njegove performanse."
Dennardovo pravilo je utvrdilo smanjenje širine provodnika (tehnološkog procesa) kao glavni pokazatelj napretka u industriji mikroprocesorske tehnologije. Ali Dennardov zakon skaliranja prestao je oko 2006. Broj tranzistora u čipovima nastavlja da raste, ali to je činjenica na performanse uređaja.
Na primjer, predstavnici TSMC-a (proizvođača poluprovodnika) kažu da je prijelaz sa 7nm na 5nm brzina procesora za samo 15%.
Razlog usporavanja rasta frekvencije je curenje struje, što Dennard nije uzeo u obzir kasnih 70-ih. Sa smanjenjem veličine tranzistora i povećanjem frekvencije, struja počinje jače zagrijavati mikro krug, što ga može oštetiti. Stoga proizvođači moraju izbalansirati snagu koju dodjeljuje procesor. Kao rezultat toga, od 2006. godine frekvencija masovnih čipova je postavljena na oko 4-5 GHz.
/ photo Unsplash
Danas inženjeri rade na novim tehnologijama koje će riješiti problem i povećati performanse mikrokola. Na primjer, stručnjaci iz Australije tranzistor metal-vazduh, koji ima frekvenciju od nekoliko stotina gigaherca. Tranzistor se sastoji od dvije metalne elektrode, koje djeluju kao dren i izvor, a nalaze se na udaljenosti od 35 nm. Zbog ovog fenomena međusobno razmjenjuju elektrone .
Prema riječima programera, njihov uređaj će im omogućiti da prestanu "juriti" za smanjenjem tehničkih procesa i koncentrirati se na izgradnju 3D struktura visokih performansi s velikim brojem tranzistora na čipu.
Kumi pravilo
Njegova 2011. godine od strane profesora sa Stanforda Jonathana Koomeya. Zajedno sa kolegama iz Microsofta, Intela i Univerziteta Carnegie Mellon, on o potrošnji energije računarskih sistema, počevši od računara ENIAC izgrađenog 1946. godine. Kao rezultat toga, Kumi je napravio sljedeći zaključak:
"Količina računarstva po kilovatu energije pri statičkom opterećenju se udvostručuje svake godine i po."
Istovremeno je napomenuo da je potrošnja energije računara takođe porasla tokom proteklih godina.
U 2015. Kumi svom radu i dopunio studiju novim podacima. Otkrio je da se trend koji je opisao usporio. Prosječna performansa čipa po kilovatu snage počela je da se udvostručuje otprilike svake tri godine. Trend se promijenio zbog poteškoća povezanih s hlađenjem čipsa (), jer postaje teže ukloniti toplinu sa smanjenjem veličine tranzistora.
/ photo CC BY ND
Sada se razvijaju nove tehnologije za hlađenje čipova, ali za sada nema potrebe govoriti o njihovoj masovnoj implementaciji. Na primjer, predložili su programeri sa Univerziteta u New Yorku lasersko 3D štampanje za nanošenje tankog toplotno provodljivog sloja titanijuma, kalaja i srebra na kristal. Toplotna provodljivost takvog materijala je 7 puta bolja od ostalih termičkih sučelja (termalna pasta i polimeri).
Uprkos svim faktorima , teorijska granica energije je još daleko. On citira studiju fizičara Richarda Feynmana, koji je još 1985. godine primijetio da će se energetska efikasnost procesora povećati 100 milijardi puta. U vrijeme 2011. ova brojka je porasla samo 40 hiljada puta.
IT industrija je navikla na visoke stope rasta računarske snage, pa inženjeri traže načine da produže važenje Mooreovog zakona i prevaziđu poteškoće koje diktiraju pravila Koumija i Dennarda. Konkretno, kompanije i istraživački instituti žele zamijeniti tradicionalnu tranzistorsku tehnologiju i silicijum. Sljedeći put ćemo razgovarati o nekim od mogućih alternativa.
O čemu pišemo na korporativnom blogu:
Naši izvještaji sa VMware EMPOWER 2019 na Habréu:
izvor: www.habr.com