Читать книгу Журнал PC Magazine/RE №02/2009 - PC Magazine/RE - Страница 2

В обозримом будущем «гонка нанометров» придет к своему логическому завершению. Дальнейшее (после технологически доступных уже сейчас 22 нм) уменьшение масштабов полупроводниковых элементов в интегральных микросхемах хотя и возможно теоретически, но крайне затратно с финансовой точки зрения – а ближайшие годы явно не станут наиболее подходящими для солидных и долгосрочных капиталовложений в освоение новых технологий. Многие разработчики убеждены, что как минимум ближайшее будущее – не за дальнейшим сокращением размеров единичного транзистора, а за внедрением принципиально новых технологий на базе уже отработанных процессов. В число этих технологий предположительно могут войти трехмерные структуры с соединениями между параллельными слоями (Thru-Silicon Via), «плавниковые» транзисторы с полевым эффектом (FinFET), углеродные нанотрубки в качестве токоведущих элементов микросхем.

В IEEE Spectrum (www.spectrum.ieee.org), ведущем электронном издании Institute of Electrical and Electronics Engineers, опубликовано занимательное исследование потенциала производительности многоядерных систем. Выясняется, что линейного повышения этой самой производительности с ростом числа ядер не наблюдается. Собственно, никто этого не ожидал и раньше, круг хорошо распараллеливаемых вычислительных задач ограничен. Однако исследование IEEE демонстрирует совсем неутешительные выводы: при увеличении числа вычислительных ядер с 2 до 64 производительность системы (занятой моделированием погоды – как раз одной из классических многопоточных задач) выросла всего-то впятеро.

Выясняется, что, начиная с некоторого количества ядер (которое зависит от конкретной задачи), заметного прироста производительности вообще не наблюдается. Такую ситуацию исследовавшие ее специалисты назвали «эффектом нультиядерности» (nulticore effect). Ответственна за него в сегодняшних системах слишком медленная (по меркам производительности процессорных ядер) память. Суть в том, что, поскольку между множеством ядер делится пропускная способность одной и той же шины памяти, в какой-то момент наступает эффект насыщения, и новые инструкции, даже идеальным образом распараллеленные, просто не успевают поступать на обработку.

Выходом из ловушки «нультиядерности» в перспективе может стать существенное увеличение пропускной способности оперативной памяти компьютеров. Либо – переход к асимметричной архитектуре вычислений, когда каждому ядру отводится своя собственная область памяти и обособленная шина данных. Такая архитектура вряд ли найдет применение в универсальных системах широкого предназначения, однако в специализированных серверах, изначально ориентированных на решение строго определенного круга задач, она может оказаться адекватным решением.