foxiadis weblog

makdel or foxiadis… an IT geek story!

Το μέλλον των επεξεργαστών.

Οι επεξεργαστές ή κεντρικές μονάδες επεξεργασίας (central processing units, CPUs) είναι το κυρίως υπεύθυνο εξάρτημα για την γρήγορη εκτέλεση των εργασιών σε έναν Η/Υ έως ένα κινητό τηλέφωνο. Χωρίς μια τέτοια μονάδα είναι αδύνατη η εκτέλεση προγραμμάτων και λογικών πράξεων στην καρδιά των σύγχρονων ηλεκτρονικών συσκευών.

qx6850_intel

Το μέλλον των επεξεργαστών τα τελευταία χρόνια φαίνεται πολύ όμορφο αν σκεφτούμε ότι οι μεγάλοι πρωταγωνιστές – κατασκευαστές CPUs (Intel, AMD, etc) έχουν καταφέρει να μας δίνουν όλο και ισχυρότερα chip σε όλο και μικρότερο μέγεθος.

Ένα από τα περισσότερο αντιπροσωπευτικά χαρακτηριστικά της εξέλιξης στις σύγχρονες CPUs είναι η ενσωμάτωση μέσα σε μία «συσκευασία» περισσότερων της μιας CPU. Είναι οι επεξεργαστές Dual Core, Quad Core, Core2Duo και Core2Quad.
Έτσι έχουμε πλέον αποκτήσει όλοι μας μικρούς υπέρ υπολογιστές με 2 ή 4 πυρήνες και είμαστε σε θέση να διαθέτουμε για «οικιακούς σκοπούς» ισχύ που πριν 10 χρόνια κόστιζε εκατομμύρια δολάρια και την διέθεταν μόνο κυβερνητικές υπηρεσίες και μεγάλοι εκπαιδευτικοί οργανισμοί.

Ο γνωστός Νόμος του Moore επιτυχώς προβλέπει ότι μειώνοντας την κατασκευαστική κλίμακα έχουμε ακόμα μεγάλες δυνατότητες να ενσωματώνουμε περισσότερα τρανζίστορ σε ένα chip. Όμως οι επεξεργαστές έχουν φτάσει ουσιαστικά στα όρια των δυνατοτήτων τους σχεδιαστικά. Μάλιστα αν σκεφτούμε και την φιλολογία περί risk cpu design ίσως είναι σχεδιαστικά ήδη υπερπλήρεις. Άρα δεν μπορούμε σχεδιαστικά να χρησιμοποιήσουμε τα περισσότερα τρανζίστορ για να προσθέσουμε κι άλλες δυνατότητες σε μια CPU.

Παρόλα αυτά μπορούμε να ενσωματώσουμε περισσότερες CPU σε ένα chip. Κάτι που όπως είδαμε έγινε! Άρα να πάρουμε διπλάσιες και τετραπλάσιες επιδόσεις από ένα chip. Περισσότερες CPU (core’s) σημαίνουν δυνατότητα εκτέλεσης περισσότερων προγραμμάτων ή διεργασιών.  Μπορούμε δλδ να εκτελούμε πολλές εργασίες μαζί.

Α, τι καλά! Έχω τώρα έναν Core2quad και πραγματικά εκτόξευσε τις επιδόσεις του συστήματος μου σε πολύ-διεργασιακό περιβάλλον. Θέλω 16 πυρήνες λοιπόν. Σωστό;

ΛΑΘΟΣ! Πρόσφατες έρευνες (με κάποιες έξυπνες προσομοιώσεις) δείχνουν ότι μέχρι τους 4 πυρήνες υπάρχει μια πολύ μεγάλη αύξηση στις επιδόσεις αλλά… από εκεί και πέρα τα πράγματα αντιστρέφονται. Δηλαδή στους 8 πυρήνες έχουμε επιδόσεις σχεδόν όμοιες με τους 4 πυρήνες ενώ στους 16 πυρήνες οι επιδόσεις γίνονται μικρότερες. Γιατί άραγε;

Tο φαινόμενο ονομάζεται bottleneck και με απλά λόγια σημαίνει μποτιλιάρισμα. Πού όμως; Μα φυσικά στα υποσυστήματα τα οποία τροφοδοτούν τους επεξεργαστές με δεδομένα προς επεξεργασία, δηλ. την μνήμη. Με τόσες CPUs να ζητούν απεγνωσμένα δεδομένα για επεξεργασία κάποια στιγμή ο κύριος δίαυλος επικοινωνίας δεν μπορεί να προλάβει την ζήτηση. Έτσι οι CPUs απλά κάθονται άπραγες και περιμένουν.

Αυτό το πρόβλημα είναι πολύ σημαντικό και μας κάνει να αναρωτηθούμε αν τελικά οι γρήγορες CPU αποδίδουν όπως θα έπρεπε. Βλέπω ήδη μια πολύ καλή κίνηση με τους Solid State δίσκους. Επίσης η ταχύτητα του FSB (δίαυλος επικοινωνίας CPU – κεντρικής μνήμης RAM) συνεχώς αυξάνεται. Για τις υλοποιήσεις με τους νέους Core i7 της Intel ο χρονισμός της μνήμης είναι πλέον στα 1600 με υποστήριξη triple channel ακριβώς για την καταπολέμηση του φαινομένου bottleneck.

Παρόλα αυτά μπορούμε ουσιαστικά να χρησιμοποιήσουμε μόνο 8 πύρηνους επεξεργαστές. Για να πάμε παραπάνω χρειαζόμαστε πολύ γρηγορότερο υποσύστημα μνήμης. Διαφορετικά χρειαζόμαστε υλοποιήσεις με διαφορετική μνήμη ανά επεξεργαστή. Αυτό όμως ξεφεύγει από τα όρια του προσωπικού – οικιακού υπολογιστή και αρχίζει να μην μας αφορά.

Ποιο είναι άραγε το συναρπαστικό μέλλον των επεξεργαστών; Πόσο γρήγορα θα είναι τα οικιακά μας μαραφέτια σε 10 χρόνια;

Posted under: hardware

Tagged as: , , , ,

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *