Читать книгу Разработка масштабируемых программ для многоядерных архитектур - А. Ю. Владова - Страница 2

Гонка тактовых частот, продолжавшаяся на протяжении многих лет уходит в прошлое, так как развитие физики полупроводников, следствием которого стало увеличение числа логических элементов на единицу площади, подчиняющееся закону Гордона Мура, провоцирует ряд проблем, таких как перегрев и физическое ограничение плотности транзисторов. Проблема перегрева транзисторов в современных процессорах стоит очень остро. Сами транзисторы становятся все меньше, но при этом с ростом тактовой частоты процессора они потребляют больше мощности и выделяют больше тепла. До бесконечности это продолжаться не может, поскольку приводит к быстрому обгоранию соответствующего контакта разъема, нагреву и сколам процессора, разряду батарей питания. Суть проблемы заключается в том, что современные процессоры потребляют такую мощность, что при питании их стабилизаторов от шины +5В ток превосходит разумные пределы (мощность равна произведению тока на напряжение, поэтому, чем ниже напряжение, тем выше ток при той же мощности). По всей видимости, масштабирование процессоров по тактовой частоте оказалось не столь простой задачей, как предполагалось, и потому при сегодняшних технологических нормах производства процессоров и малоэффективных воздушных системах охлаждения добиться линейного масштабирования тактовой частоты процессоров не удаётся.

Таким образом, производители столкнулись с проблемой достижения предела прогнозируемой скорости роста тактовой частоты – небольшого зазора оптимизации исполнения в пределах одного ядра, за которым рост сложности становится неоправдан и для дальнейшего наращивания размеров кэш-памяти процессоров остается лишь небольшой зазор для развития [1]. Осознав, что увеличение прежними темпами тактовых частот процессоров не представляется невозможным, нужно было искать принципиально иные технологии увеличения производительности процессоров. Достигая пределов роста скорости и уровня охлаждения, производители процессоров пришли к одному и тому же решению: объединить в одной микросхеме два процессорных ядра. Поэтому перспективным направлением для дальнейшего развития видится многоядерная и многопотоковая архитектура процессоров.