Физическое окружение вычислительной техники
в области увеличения тактовых частот
Работы в области увеличения тактовых частот процессоров в настоящее время ведутся очень активно, но это экстенсивный путь развития: увеличение тактовой частоты в 2 раза дает при прочих равных увеличение производительности на 70%, да и увеличение тактовой частоты имеет физический и технологический предел. Например, на сегодняшний (или уже вчерашний) день это 1,5 –2 ГГц. Следовательно, основной путь развития – оптимизация структуры процессора, и за счет этого увеличение его производительности. Тенденций здесь несколько:
а. увеличение количества потоков, по которым могут производиться конвейерные вычисления,
в. увеличение внутренней кэш памяти и деление ее на несколько уровней, что позволяет держать в «быстрой» памяти основные и наиболее часто используемые данные,
с. и, наконец, разбиение «больших» команд на несколько более мелких и удобных для процессора.
Кроме того, есть ряд характерных тенденций в технологии производства микропроцессоров. Это:
- Увеличение производительности требует дальнейшего снижения теплоотдачи процессора, а достигнуть этого можно в основном за счет снижения напряжения питания (с 5 В в 1991 году до 1,5 В в 2002).
- Дальнейшее увеличение производительности возможно только за счет увеличения количества транзисторов на кристалле, а это требует совершенствования технологии производства и уменьшение расстояния между транзисторами на кристалле (с 0,6 микрон у Pentium I до 0,1 микрон у Pentium IV).
- Совершенствование системы охлаждения микропроцессоров.
- Технология изготовления 0,1- 0,05 микрон,
- Тактовая частота 3-5 ГГц,
- Внутренний кэш 4-го уровня,
- Внешняя шина 200-500 МГц,
- Шина данных 128 (256?) разрядов,
- Набор инструкций RISC процессора, впрочем, эмулирующий все предыдущие версии.
Таким образом, можно уже сейчас предположить каким будет процессор через 2-3 года:
При этом ошибочно было бы предполагать, что нельзя предугадать примерную цену на новый процессор. Дело в том, что цены на все высокотехнологичное оборудование меняются очень быстро.
