Perché le CPU non stanno diventando più veloci?

La Central Processing Unit (CPU), il componente che ha definito le prestazioni del tuo computer per molti anni, ha sbattuto contro un muro.

In effetti, la prossima generazione di CPU, inclusa la prossima Intel ponte sabbioso processore, devono fare i conti con pareti multiple –un collo di bottiglia della memoria (la larghezza di banda del canale tra la CPU e la memoria di un computer); il muro di parallelismo del livello di istruzione (ILP) (la disponibilità di istruzioni parallele discrete sufficienti per un chip multi-core) e il muro di potenza (la temperatura complessiva del chip e il consumo energetico).

Dei tre, il power wall è ora probabilmente il limite che definisce la potenza della moderna CPU. Man mano che le CPU sono diventate più capaci, il loro consumo energetico e la produzione di calore sono cresciuti rapidamente. È un problema così tenace che i produttori di chip sono stati costretti a creare sistemi su un chip, conurbazioni di processori più piccoli e specializzati. Questi sistemi sono così tentacolari e diversificati che hanno messo in discussione osservatori del settore di lunga data come Linley Gwennap di Microprocessor Report se la definizione originale di CPU si applica anche ai chip di oggi .

Nel rilasciare Sandy Bridge, osserva Gwennap, Intel ha poco da promuovere in termini di miglioramento delle prestazioni della CPU:

Certo, hanno trovato alcuni punti da stroncare e rimboccare, raccogliendo una piccola percentuale di prestazioni qua e là, ma è difficile migliorare una CPU a quattro problemi altamente fuori servizio che ha già la migliore previsione del ramo al mondo.

Invece, Intel sta pubblicizzando il nuovo dei chip capacità grafiche integrate e migliore gestione dei video , entrambi i quali sono realizzati con parti del chip dedicate a queste attività, non la CPU, che sarebbe costretta a gestirle nel software e nel processo bruciare una percentuale molto più grande del budget energetico e termico del chip.

E che dire delle attività informatiche di uso generale? Gennap spiega che qui, paradossalmente, la chiave per conquistare il muro del potere non è più potere, è meno. Meno watt per istruzione significano più istruzioni al secondo in un chip che sta già funzionando alla massima potenza possibile:

Le modifiche apportate da Intel riguardavano più spesso la potenza che le prestazioni. Il motivo è che i processori Intel (come la maggior parte degli altri) sono contro il power wall. Ai vecchi tempi, l'obiettivo era quello di spremere più megahertz dal gasdotto.

Le CPU di oggi hanno megahertz da bruciare ma sono limitate dalla quantità di calore che il sistema può estrarre. Riduci la potenza della CPU del 10% e puoi aumentare la velocità di clock per compensare, trasformando la potenza in miglioramenti delle prestazioni. La maggior parte dei team di progettazione della CPU ora è più concentrata sul budget energetico che sul budget temporale.

Ciò significa che, almeno con questa generazione di chip, Intel sta innovando ovunque tranne che nella stessa CPU.

Man mano che i processori specifici per attività diventano sempre più comuni, non si può fare a meno di notare parallelismi con il computer più potente del mondo: il cervello umano.

Il cervello è pieno di nuclei di elaborazione altamente specializzati e di capacità computazionali generali. Se il silicio continua a seguire la tendenza dettata dall'evoluzione, possiamo aspettarci CPU future in cui l'unità di elaborazione centrale è sempre meno importante e i processori specifici per attività proliferano fino a quando i Systems on a Chip non assomigliano alla metropoli intricata e tentacolare che appare di aver conquistato la massiccia parallelizzazione in un modo che gli scienziati informatici ora possono solo sognare.

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