Тенденции развития микропроцессоров

Тенденции развития средств вычислительной техники

Заключение

С появлением многоядерных процессоров открывается новая эра "настольных вычислений". Новые технологии позволяют работать в многозадачных средах с одновременным выполнением нескольких активных и фоновых приложений, повысить эффективность и снизить энергопотребление при одновременном запуске множества приложений, увеличить количество пользователей, работающих одновременно на одном ПК. Многоядерные процессоры обеспечивают более высокую производительность для потоковых приложений.

8. Планы Intel на 2009/2010 гг по выпуску процессоров

Новые процессоры LGA 1156 будет включать три четырехъядерные модели — Core i5 750 (2,66 ГГц), Core i7 860 (2,80 ГГц) и Core i7 870 (2,93 ГГц). Это процессоры получат интегрированные двухканальные контроллеры памяти DDR3-1333, 8 МБ кэш-памяти третьего уровня. Значение TDP составит 95 Вт. Модели i7 860 и 870 будут поддерживать технологию Hyper-Threading (HT), младшая модель — нет. Премьера тройки должна состояться в сентябре.

В первом квартале 2010 года Intel выпустит версии i5 750 и i7 860, характеризующиеся повышенной энергетической эффективностью (TDP 82 Вт).

В 2010 г. появятся первые 32-нанометровые процессоры в исполнении LGA 1156. Будет представлено шесть двухъядерных моделей с интегрированным GPU, поддерживающим DirectX 10, и контролером DDR3-1333. Значение TDP этих процессоров будет равно 73 Вт. Два из них будут относиться к уровню Core i3 (рассчитанные на частоты 2,93 ГГц и 3,06 ГГц), еще три — к уровню Core i5 (3,2 ГГц, 3,33 ГГц, 3,46 ГГц). Общей особенностью станет кэш-память третьего уровня объемом 4 МБ и поддержка HT. Модели Core i5, кроме того, будут поддерживать технологию Turbo Boost.

Еще одной новинкой первой четверти будущего года суждено стать 32-нанометровому процессору под маркой Pentium. Это будет двухъядерный процессор с 3 МБ кэш-памяти третьего уровня, рассчитанный на тактовую частоту 2,8 ГГц. Бюджетный продукт не будет поддерживать HT или Turbo Boost.

Источник – Интернет-журнал http://www.compware.ru.

По прогнозам аналитиков, к 2012 году число транзисторов в микропроцессоре достигнет 1 млрд., тактовая частота возрастет до 10 ГГц, а производительность достигнет 100 млрд.оп/с.

Рассмотрим основные направления развитие микропроцессоров.

1. Повышение тактовой частоты.

Для повышения тактовой частоты при выбранных материалах используются: более совершенный технологический процесс с меньшими проектными нормами; увеличение числа слоев металлизации; более совершенная схемотехника меньшей каскадности и с более совершенными транзисторами, а также более плотная компоновка функциональных блоков кристалла.

Так, все производители микропроцессоров перешли на технологию КМОП, хотя Intel, например, использовала БиКМОП для первых представителей семейства Pentium. Известно, что биполярные схемы и КМОП на высоких частотах имеют примерно одинаковые показатели тепловыделения, но КМОП-схемы более технологичны, что и определило их преобладание в микропроцессорах.

Уменьшение размеров транзисторов, сопровождаемое снижением напряжения питания с 5 В до 2,5-3 В и ниже, увеличивает быстродействие и уменьшает выделяемую тепловую энергию. Все производители микропроцессоров перешли с проектных норм 0,35-0,25 мкм на 0,18 мкм и 0,12 мкм и стремятся использовать уникальную 0,07 мкм технологию.

При минимальном размере деталей внутренней структуры интегральных схем 0,1-0,2 мкм достигается оптимум, ниже которого все характеристики транзистора быстро ухудшаются. Практически все свойства твердого тела, включая его электропроводность, резко изменяются и "сопротивляются" дальнейшей миниатюризации, возрастание сопротивления связей происходит экспоненциально. Потери даже на кратчайших линиях внутренних соединений такого размера "съедают" до 90% сигнала по уровню и мощности.

При этом начинают проявляться эффекты квантовой связи, в результате чего твердотельное устройство становится системой, действие которой основано на коллективных электронных процессах. Проектная норма 0,05-0,1 мкм (50-100 нм) - это нижний предел твердотельной микроэлектроники, основанной на классических принципах синтеза схем.

Уменьшение длины межсоединений актуально для повышения тактовой частоты работы, так как существенную долю длительности такта занимает время прохождения сигналов по проводникам внутри кристалла. Например, в Alpha 21264 предприняты специальные меры по кластеризации обработки, призванные локализовать взаимодействующие элементы микропроцессора.

Проблема уменьшения длины межсоединений на кристалле при использовании традиционных технологий решается путем увеличения числа слоев металлизации. Так, Cyrix при сохранении 0,6 мкм КМОП технологии за счет увеличения с 3 до 5 слоев металлизации сократила размер кристалла на 40% и уменьшила выделяемую мощность, исключив существовавший ранее перегрев кристаллов.

Одним из шагов в направлении уменьшения числа слоев металлизации и уменьшения длины межсоединений стала технология, использующая медные проводники для межсоединений внутри кристалла, разработанная фирмой IBM и используемая в настоящее время и другими фирмами-изготовителями СБИС.

Впервые рубеж тактовой частоты в 500 МГц перешагнули микропроцессоры фирмы DEC, которая уже в конце 1996 г. поставляла Alpha 21164 с тактовой частотой 500 МГц, в 1997 г. - Alpha 21264 с тактовой частотой 600 МГц, а в 1998 г. - Alpha 21264 с тактовой частотой 750 МГц и выше. В настоящее время ряд фирм выпускает процессоры для персональных компьютеров с тактовой частотой свыше 4 ГГц.

Дата добавления: 2014-01-07