Hvordan Chip Beslutningstakere Er å Omgå Moore ‘ s Lov å Bygge Super-Rask Cpuer av i Morgen

Foto: Alex Cranz (Gizmodo)

Året I ReviewWe ser tilbake på det beste, verste, og mest betydningsfulle øyeblikk av året, og ser frem til neste år.

Elefanten i rommet har vært, for en svært lang tid, Moore ‘ s Lov—eller egentlig, sin endelige slutt spillet. Intel co-grunnlegger Gordon Moore spådd i 1965 papir at antall transistorer på en brikke vil doble seg hvert år. Flere transistorer bety mer fart, og at jevn økning har drevet tiår av datamaskinen fremgang. Det er den tradisjonelle måten å CPU beslutningstakere gjøre sine Cpuer raskere. Men de fremskritt i transistorer, viser tegn til å bremse ned. “Det er å kjøre ut av damp,” sa Natalie Jerger, professor of electrical and computer engineering ved University of Toronto.

Jerger er ikke den eneste som sier det. I 2016, mits Technology Review erklærte, “Moore’ s Law er død”, og i januar i år, Registrere utstedt en “død notice” for Moore ‘ s Lov. Og hvis du har kjøpt en bærbar pc i de siste par år, har du sannsynligvis lagt merke til det også. Cpuer ikke synes å være å få så mye raskere år over år. Intel, noe som gjør Cpuer som finnes i de fleste av våre bærbare datamaskiner, stasjonære datamaskiner og servere, har sjelden vært i stand til å skryte av mer enn en 15-prosent forbedring i ytelse siden 2014, og AMD, selv med noen ganske radikalt nye tilnærminger til design, er vanligvis bare å holde tritt med Intel i head-to-head kamper.

I den typiske “monolittisk” stilen av design stiftet av Intel og (inntil nylig) AMD CPU-er sammensatt av halvledermaterialet—nesten alltid silisium. Dette kalles dø. På toppen av det å dø er en serie av transistorer som kommuniserer med hverandre raskt, fordi de er alle på samme dø. Flere transistorer bety raskere behandling, og ideelt sett, når du krympe størrelsen på dør, transistorer er pakket tettere sammen og kan kommunisere enda mer raskt med hverandre, noe som fører til raskere prosesser og bedre energieffektivitet. I 1974 ble den aller første mikroprosessor, Intels 8080, ble bygget på en 6-mikrometer dø. Neste år er AMD-prosessorer er forventet å være bygget på en 7-nanometer dø. Det er nær 1000 ganger mindre, og mye raskere.

Men AMD oppnådde sin største hastighet gevinster nylig med sine latterlige-klingende Threadripper Cpuer. Disse er Cpuer med en kjerne telle som starter så lavt som 8 og går hele veien opp til 32. En kjerne er typen som motoren på CPU-en. I moderne databehandling, flere kjerner kan fungere i parallell, slik at visse prosesser som kan dra nytte av flere kjerner til å gå enda raskere. Etter å ha 32 kjerner kan ta noe som gjengivelse av en 3D-filen i Blender fra 10 minutter ned til bare en liten og en halv, som vi har sett i denne benchmark drives av PCWorld.

Også, bare si du har en 32-core-prosessor høres kult! Og AMD oppnådd ved å omfavne chiplet design. Alle de moderne Prosessorer bruker noe som kalles Infinity Stoff. Når du snakker til Gizmodo tidligere i år, dette er hva Jim Anderson, tidligere daglig leder av amds computing og grafikk business group, som kalles den “hemmelige saus” av amds nyeste microarchitecture, Zen. CTO Mark Papermaster, i mellomtiden, kalt det “en skjult perle.”

Infinity Stoffet er et nytt system buss-arkitektur basert på åpen kildekode Hyper Transport. Et system buss gjør hva du tror det ville—buss data fra ett punkt til et annet. Infinity Stoff som er ryddig gjennomføring er at det busser som data rundt veldig rask og gir prosessorer bygget med det å overvinne en av de viktigste hindringene for chiplet CPU design: ventetid.

Chiplet design er ikke noe nytt, men det er ofte vært vanskelig å oppnå fordi det er vanskelig å lage en hel haug av transistor på egen dør snakke til hverandre så raskt som de kan på en enkelt brikke av silisium. Men med AMD ‘ s Threadrippers, du har en rekke av sine typiske Ryzen Cpuer som er lagt ut på Infinity Stoff og kommuniserer nesten like raskt som om de var på en terning.

Det fungerer veldig bra, og resultatet er en super-rask prosessor som er så billig å gjøre at AMD kan selge det for en brøkdel av prisen av noe sammenlignbare fra Intel—som fortsetter å bruke monolithic design i sin high-core-count-Prosessorer. På en måte, Infinity Stoff er en måte å jukse Moore ‘ s Lov fordi det er ikke en eneste fast CPU—det er en hel haug festet via the Infinity Stoff. Så det er ikke AMD å overvinne begrensninger av moores Lov, men å omgå det.

“Hvis du går tilbake og sier,” Vel, Moore ‘ s Lov er egentlig bare om større integrering av funksjonalitet,’ jeg tror at chiplets—det betyr ikke på noen måte bidra til å integrere flere mindre transistorer, men det hjelper oss til å bygge systemer som har flere funksjoner og større evner enn generasjonen før,” Jerger sa.

Hun bemerket at i noen tilfeller er denne samtalen rundt chiplet design er et utslag fra et selskap som er mer kjente feil. Hun henviser til Intel, som har i de siste årene, særlig slet med de begrensninger av transistorer som ikke kan krympe for alltid. Det har vært fast på en 14nm-prosessor og lovende, men å unnlate å levere, en 10nm prosessor for over et år. Det har vært en forferdelig flaut for Intel som bare er blitt forsterket som andre chip-produsenter har kjørt runder rundt den etablerte chip giganten. Dette året, Apple solgt noen millioner telefoner og iPads med en 7nm prosessor på innsiden, mens AMD fulgte 12nm prosessorer og lovet 7nm seg i 2019. AMD også offentlig flau Intel på Computex i Taipei dette året: Intel lovet en 28-core CPU ved utgangen av året (det har fortsatt ikke levert), og dager senere AMD annonsert en 32-core CPU som har vært shipping siden August og koster halvparten Intel CPU ‘ forventet pris. Intels siste løftet av en lang forsinket shift for å 10nm i 2019 ser slags patetisk i sammenligningen.

Som er hvorfor du bør ikke vise sin omfavnelse av chiplet CPU design som en tilfeldighet. I del, dette virker som Intel snakker opp kule innovasjoner for å distrahere fra en betydelig unnlatelse av å skape noe nytt, eller selv holde tritt med konkurransen.

Men så mye som chiplet ting er om distraherende fra Intels 10nm problem, er det også faktisk ganske jævla kult. Intels første forsøk på chiplet design var relativt rolig lanseringen av sin G-Serie CPU denne siste våren. At CPU ble faktisk bygget i samarbeid med AMD, som ga GPU som Intels CPU ville kommunisere med. I stedet for å stole på noe som AMD ‘ s Infinity Stoff, Intel utviklet noe som kalles den Innebygde Multi-die Interconnect Bridge, eller EMIB, som gjør det mulig for CPU, GPU, og 4 gb High-Bandwidth Minne kommunisere med hastigheter som nærmer seg de av en rekke komponenter på samme dø. Det er raskt for hva det er, og vi ble behørig imponert da vi testet det ut igjen i Mars. Det antyder en kul fremtid der våre integrert Gpu-er til slutt bli så rask som den diskrete de som Nvidia GTX og RTX serien.

Men EMIB var også som en testing av vannet for et produkt Intel annonserte tidligere denne måneden, og forventer å sende neste år: en 10nm CPU med en chiplet design som omfatter 3D legger dem i bunker. 3D-stabling, som EMIB, og som Infinity Stoff, er et verktøy for chiplet design. Men hvor Uendelig Stoff og EMIB er bare spesielt raske måter å gjøre tradisjonelle CPU deler snakke til hverandre mer raskt, 3D-stabling gir en annen dimensjon.

Vanligvis chips er lagt ut på et vannrett plan, slik at hver del av chip kan ta kontakt med varmeavlederen og holde fin og kul. 3D-stabling, hvis termikk kan håndteres riktig, kan du bygge opp en CPU opp i stedet for ut. Liksom som en høy stige mot en ranch stil hjem.

Intel er veldig begeistret for 3D-stabling—som det ser på som en mer avgjørende for omgåelse av moores Lov enn Infinity Stoff eller EMIB. Ifølge Intel er Ramune Nagisetty, direktør for Prosess Og Produkt Integrering, det er en “evolusjon” av moores Lov. Noe hun avklart i en samtale vi hadde for noen uker siden:

“Og du vet at hvis du tar deg tid til å grave opp den originale papir som Gordon Moore skrev. Det er veldig interessant fordi det er et ledd i at papir hvor han faktisk bebudet denne bruken av pakken integrering. Han visste ikke bruke det samme språket som vi bruker i dag, men han sa at det ville vise seg å være mer økonomisk å bygge store systemer av mindre funksjoner som er pakket separat og sammen.”

Jeg er ikke sikker på om jeg akkurat er enig med Nagisetty at det er en utvikling, men hun og Jerger både erkjenne at det er noe fleksibilitet i språket i den originale papir av Moore, og at disse pakken integrasjoner (ellers kjent som chiplet design) tillater for nye moduser av CPU design utover hva Moore seg i 1965.

Dette året, det har vi ikke nettopp sett døden Moore ‘ s Lov, men Intel og AMD vet det nærmer seg med stormskritt, og i stedet valgt å tenke litt annerledes. Snarere enn å lage en enkelt brikke som vil være utrolig rask og arbeid for de fleste av disse bedrifter er nå omfavner en design som gjør det mulig for dem å skape en mye mindre og mer tilpasset chips.

For Jerger, at fleksibilitet er spennende. “Før det var alt om hva slags høyt volum—” jeg har til å bygge ting som de fleste mennesker ønsker fordi det er den eneste måten jeg kommer til å gjøre noen penger.’ Nå kan du potensielt være en mye mer mangfoldig, og som jeg tror kan akademikere og startups muligheten til å gjøre noen kule hardware design,” sa hun.

Tenk deg Cpuer som ble bygget spesielt for datamaskinen din, er veldig eksakte behov. Det er potensielle fremtidige vi er på marsj mot. Og det hele startet med å bryte monolittisk chip inn i chiplets.

Deler Denne Historien