Как заставить десятки миллионов транзисторов работать эффективнее?

Патрик Гелсингер: «Мы находимся на правильном пути и надеемся, что сохраняющий свою актуальность закон Мура позволит нам к 2010 году довести плотность транзисторов на кристалле до миллиарда»

На протяжении более чем 30 лет непрерывно совершенствующиеся технологии производства позволяли разработчикам постоянно увеличивать число транзисторов, размещаемых в микросхеме. А это в свою очередь обеспечивало соответствующий рост быстродействия. В Pentium 4 размещается 42 млн. транзисторов. И если существующие темпы сохранятся, то уже через несколько лет даже эти гигантские цифры будут казаться нам совершенно незначительными.

Однако вместе с увеличением числа транзисторов возрастает и потребляемая мощность, а также тепло, выделяемое процессором. Поэтому их создателям нужно срочно искать пути установления контроля над этими параметрами, иначе отрасли предстоит столкнуться с очень серьезными трудностями еще до конца текущего десятилетия.

«Сегодня мы ограничены только в финансах и должны выбирать варианты, обеспечивающие максимальное быстродействие при минимальной стоимости, — отметил вице-президент Intel Патрик Гелсингер. — В будущем же основным ограничением, на преодоление которого будут направлены все силы инженеров и ученых, станет увеличение выделения тепла при повышении плотности элементов, интегрированных на микросхеме».

Речь Гелсингера не просто отразила направление собственных исследований Intel, она прозвучала как руководство к действию для всей отрасли.

В 60-е годы один из основателей Intel Гордон Мур сформулировал свой знаменитый закон, который гласит, что число интегрированных на микросхеме транзисторов удваивается приблизительно через каждые два года. Если отрасль и в дальнейшем будет придерживаться темпов развития, определяемых законом Мура, то к 2005 году количество транзисторов в одной микросхеме превысит 200 млн., а к концу десятилетия достигнет рубежа в 1 млрд.

Однако тех конструктивных усовершенствований, которые позволяли повышать производительность в прошлом, явно недостаточно для разрешения вопросов, связанных с увеличением потребляемой мощности и тепловыделения.

«Нам нужно резко активизировать свои исследования, — отметил Гелсингер. — До сих пор все, что мы предлагали, было направлено исключительно на повышение производительности. Сейчас же нужно сосредоточиться на оптимизации соотношения MIPS (миллионы операций в секунду. — Прим. ред.) к потребляемым ваттам».

Гелсингер призвал к проведению новых экспериментов с технологиями охлаждения, в том числе и с охлаждающими жидкостями, омывающими ядро процессора. Другой возможный путь заключается в использовании специальных трубок, обеспечивающих отвод тепла от сердцевины процессора и его рассеяние. Сегодня Intel уже применяет теплоотводящие трубки в ряде своих мобильных процессоров.

Необходимо повышать эффективность использования существующих транзисторов. Становится заметно, что в элементах памяти транзисторы используются более эффективно, чем в логических микросхемах (например, в процессорах). Поэтому следует изучить возможность увеличения емкости кэш-памяти и расширения памяти других типов, управляемой обычно отдельными микросхемами. Еще одним способом повышения эффективности является размещение нескольких процессоров в едином кристалле кремния.

Так что же все-таки следует делать с дополнительными транзисторами? Один из вариантов состоит в том, чтобы создать «MIPS специального назначения» — выделить внутри микропроцессора какую-то область, отвечающую за управление специализированными задачами, требующими интенсивных вычислений. Настольные компьютеры станут оснащаться интерфейсными средствами, позволяющими организовать взаимодействие с компьютерами при помощи речи и даже мимики. В портативных компьютерах «дополнительные MIPS» можно направить на поддержку беспроводной связи.

«Мы находимся на правильном пути и надеемся, что сохраняющий свою актуальность закон Мура позволит нам к 2010 году довести плотность транзисторов на кристалле до миллиарда», — отметил Гелсингер.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями