Multicore Mania

Questo articolo fa parte 1 di una serie in due parti; la parte 2 apparirà venerdì 16 dicembre.

Quando non puoi far funzionare un microprocessore più velocemente, cosa fai? Ovviamente combini due o più core del microprocessore.

Intel e AMD, i principali rivali del settore, hanno già introdotto chip dual-core per PC desktop. E questo è solo l'inizio di una tendenza che potrebbe portare un cambiamento importante ai PC: l'elaborazione multicore. Entrambi i principali produttori di chip sperano di inserire quattro core in chip per PC desktop entro il 2007. E i ricercatori Intel stanno studiando come inserire decine o addirittura centinaia di core su un singolo chip.

Sia i produttori di chip che i produttori di PC hanno bisogno di chip multicore per un motivo importante: hanno esaurito il margine di prestazioni sui progetti esistenti. (Per anni, i produttori di chip hanno aggiunto transistor e aumentato la velocità di clock per far funzionare i processori più velocemente. Ma le velocità di clock possono essere aumentate solo di un po' prima che un chip irradi troppo calore all'interno del case del PC.)

Ma perché l'utente medio di PC ha bisogno di due, quattro o otto core su un chip? Per cominciare, pensa al multitasking. Chiamo il multitasking l''app killer' silenziosa, afferma Shane Rau, responsabile del programma per la ricerca sui semiconduttori presso la società di ricerche di mercato IDC. Oggi, tutte le app che usiamo riducono a zero il processore.

La maggior parte delle singole applicazioni funziona già bene, da sola. Ma, come sa qualsiasi utente di Windows, l'esecuzione simultanea di più programmi, ad esempio un elaboratore di testi, un lettore audio e un software antivirus, alla fine farà apparire la clessidra indesiderata. L'elaborazione multicore potrebbe terminare il periodo di attesa.

Inoltre, date le odierne minacce alla sicurezza in continua evoluzione, i requisiti di multitasking non potranno che aumentare, affermano gli osservatori del settore. La maggior parte delle persone continuerà a utilizzare più applicazioni contemporaneamente, mentre i PC dovranno eseguire più programmi di sicurezza in background solo per proteggersi.

In particolare, le attività di streaming audio e video possono intasare le risorse del microprocessore. Intel ritiene che più core saranno molto migliori in attività come il download di video da un PC a un lettore multimediale personale. E i prossimi processori multicore di Intel funzionano in modo più fresco rispetto agli originali, il che potrebbe portare a design innovativi di case per notebook e PC desktop. Il chip dual-core dell'azienda, soprannominato Yonah, debutterà all'inizio del 2006.

All'International Consumer Electronics Show di Las Vegas il mese prossimo, il produttore di PC taiwanese AOpen ha in programma di presentare una macchina alimentata da Yonah delle dimensioni di un mini computer desktop Mac di Apple, che misura 17 centimetri di larghezza, 17 centimetri di profondità e 5 centimetri di altezza. Yonah ha svolto un ruolo importante nella recente decisione di Apple di acquistare chip Intel, secondo Kevin Krewell, redattore capo di In-Stat's Rapporto del microprocessore , perché Yonah abiliterà notebook Powerbook più veloci.

Errori del primo turno

I primi chip dual-core, come il Pentium D di Intel, hanno ricevuto recensioni contrastanti, principalmente perché i loro miglioramenti in termini di prestazioni non erano impressionanti durante l'esecuzione di software progettati per processori single-core tradizionali. Per sfruttare davvero la potenza dei chip dual-core o multicore, le applicazioni software devono essere scritte o riscritte per sfruttare due o più core, un processo chiamato multithreading.

I programmatori hanno già integrato il multithreading nei sistemi operativi Windows XP, Linux e Mac OS X, in modo da poter sfruttare la potenza di una CPU per le attività in background del sistema e l'altra CPU per, ad esempio, un'applicazione impegnativa come la visualizzazione di video. D'altra parte, molti fornitori di applicazioni, inclusi i produttori di giochi, non hanno ancora rivisto le loro applicazioni.

Oggi abbiamo software multi-thread nelle applicazioni server scalabili, ma è più raro nelle applicazioni client per computer desktop, afferma Krewell. Adobe ha adottato il multithreading per i software per la creazione di contenuti, incluso Adobe Photoshop; ma la maggior parte delle altre società di software applicativo non l'ha ancora fatto.

Inoltre, questo primo round di chip, tra cui l'Athlon 64 X2 Dual-Core di AMD e il Pentium D di Intel, producono ancora più calore di quanto i progettisti vorrebbero. Ciò costringe i dual core a rallentare se stessi a volte e a funzionare a una velocità di clock inferiore a quella potenziale massima. Quindi, in effetti, i giocatori e gli altri utenti di applicazioni ad alta intensità sono spesso saggi nell'usare un PC basato su un potente chip single-core come l'Athlon 64 FX di AMD.

Un'ondata più ampia di applicazioni multithread arriverà quando il sistema operativo Windows Vista di Microsoft sarà disponibile nell'autunno del 2006, afferma Rau di IDC.

Altrettanto importante, la prossima generazione di chip Intel dual-core consumerà meno energia, mantenendo la calma senza compromessi. Nome in codice Conroe per desktop, Merom per notebook e Woodcrest per server, anche questi chip dovrebbero debuttare nell'autunno del 2006.

Otto è abbastanza?

I design multicore saranno la tendenza dominante dei microprocessori per questo decennio e oltre, secondo Intel e AMD. Entro il 2007, entrambe le società prevedono di offrire microprocessori quad-core per PC desktop consumer. E Intel potrebbe introdurre chip a otto core già nel 2008, prevedono alcuni analisti.

Devi cronometrare l'introduzione dell'hardware con il software, afferma Phil Hester, chief technology officer di AMD. Passare a due core è una risposta abbastanza buona per molte app oggi.

Poiché AMD pianifica i suoi futuri chip, incluso il quad-core, deve bilanciare i costi di produzione dei chip e i vantaggi del software. Ad esempio, un chip con tre core e una grande quantità di memoria cache può offrire un miglior rapporto qualità-prezzo rispetto a un chip a quattro core, afferma Hester. Questo perché molte applicazioni, comprese quelle impegnative come Adobe Photoshop, utilizzano la memoria cache per accelerare le attività. Potrebbe avere più senso per noi spendere per meno core e includere più cache, afferma Hester.

Un'altra possibilità che potrebbe offrire agli utenti di macchine multicore un grande ritorno sull'efficienza sono i core specializzati progettati per eccellere in determinate attività, ad esempio grafica, navigazione Web o attività di sicurezza. Potresti avere un core che esegue il tuo flusso XML mentre un altro fa il lavoro standard su PC, dice Hester, menzionando che AMD sta studiando questo tipo di design.

L'inserimento di più core in un microprocessore, tuttavia, è solo l'inizio delle sfide progettuali che le aziende di hardware e software dovranno affrontare nell'era del multithreading. Il processore più veloce al mondo aspetterà ancora se la memoria principale di un sistema non può tenere il passo con esso. E questo problema crescerà se un chip ha centinaia di core.

In arrivo domani: Diamo uno sguardo più da vicino alle sfide hardware e software con più core. Quali ostacoli devono essere superati prima che l'elaborazione multicore possa mantenere le sue promesse?

Laurianne McLaughlin è una scrittrice di tecnologia con sede nell'area di Boston.

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