گرایش به سوی پردازنده‌هایی با تعداد هسته‌های فراوان

هسته‌های بیشتر، پردازش بهتر

تقریبا سال گذشته بود که شرکت اینتل (Intel) اولین تراشه (chip) خود را با فناوری تولید 22 نانومتری تولید کرد و به نمایش گذاشت. این پردازنده با اسم رمز آیوی بریج (Ivy Bridge)، اولین نمونه تجاری بود که تا آن زمان تولید می‌شد. قرار است امسال 4 کارخانه ماهانه 45 هزار قرص یا ویفرهای (wafer) سازنده آیوی بریج‌ها را با این فناوری تولید و راهی بازار کنند.

کد خبر: ۴۰۳۳۴۲

البته نباید فراموش کرد که هرگز نمی‌توان بدون مهندسی و مواد پیشرفته، چنین روندی را در ساخت پردازنده‌ها به صورت مینیاتور ادامه داد. برای نمونه، پردازنده‌های آیوی بریج از عنصر‌هافنیم (Hafnium) از نسل سوم فناوری Hi-K metal Gate بهره می‌برد تا از بسیاری خطاهای موجود فعلی جلوگیری کند. البته از فناوری حکاکی سنگی غوطه‌ور(Immersion Lithoghraphy) هم به عنوان یکی دیگر از پیشرفت‌های آن می‌توان نام برد. در این فناوری هنگامی‌که ویفر در مایع انکساری (refractive) غوطه‌ور است، لیزری با طول موجی به باریکی 193 نانومتر سطح آن را قلمزده و صیقلی می‌سازد. در این جریان، تعداد بیشتری پردازنده روی هر ویفر و همچنین تعداد قابل توجهی ترانزیستور روی هر قطعه سیلیکونی کوچک سازنده پردازنده (die) جا می‌گیرند، انجام هر یک از مراحل این فناوری ـ که جا دادن یک دوجین هسته (core) پردازشی در فضایی است که هم‌اکنون تنها توسط چند پردازنده اشغال شده است ـ امکان‌پذیر خواهد شد. بر همین اساس انتظار می‌رود در آینده به چنان درجه‌ای از همسازی دست یابیم که حتی بتوانیم تعداد 48،64 یا بیشتر از آن هسته پردازشی را روی یک پردازنده جای دهیم. با فناوری تعدد هسته‌ها (many core)، افزایش مقادیر عظیم خروجی پردازنده میسر می‌شود و کارایی نقطه شناوری (floating point performance) نیز در هر هسته اختصاصا با کمترین مصرف انرژی (low energy consumption) تا 100 درصد افزایش می‌یابد. بعلاوه از این هسته‌های اضافی می‌توان برای نیرو بخشیدن به کمک پردازنده‌ها (coprocessors) و پردازشگرهای گرافیک به صورت اختصاصی بهره برد.

هسته‌های بیشتر و هر چه ساده‌تر

برای جا دادن تعداد یک دوجین هسته روی یک قطعه کوچک سیلیکونی دای، با وجود فناوری 22 نانومتری، تولیدکنندگان CPU ناچارند آنها را کوچک و ساده‌تر کنند. تراشه‌های جدید با استفاده از تکنیک‌هایی مانند اجرای دستورالعمل‌های خارج از قاعده (out-of-order instruction execution) یا پیش‌بینی‌های انشعابی(branching forecasts) قادر خواهند بود که با ظرفیت کامل کار کنند. این طراحی به آنها اجازه می‌دهد در حالی که در انتظار تکمیل دیگری هستند، موارد جدیدی را نیز انجام دهند. با در نظر داشتن این قابلیت، سال آینده شاهد آن خواهیم بود که بسیاری از تولیدکنندگان نرم‌افزارها (مخصوصا تولیدکننده‌های سیستم‌های عامل رایانه‌ای) به جای اختصاص وقت، انرژی و هزینه فراوان برای مهارکردن قابلیت‌های پردازشی، تمرکز خود را به کارکردن روی محصولات خود قرار دهند. بدون در دست داشتن نرم‌افزارهایی جهت بهره بردن از این تعدد هسته‌ها و امکانات جدید نسل سوم پردازنده‌های سری core، کاربران عادی هیچ تفاوتی را در کارایی آنها مشاهده نخواهند کرد.