Zprávy o Intelu: další podrobnosti o Penrynu, k Mooreovu zákonu přibývá Goreův a Intel se zbavuje olova. (24.5.07) - MujMAC.cz - Apple, Mac OS X, Apple iPod

24. května 2007, 06.00 | Penryn obsahuje novou instrukci, jež možná zlepší komunikaci s grafickým procesorem. Byly představeny technologie umožňující snižování spotřeby procesoru za současného zvyšování jeho výkonu. A Intel přestane ve svých výrobních procesech používat jedovaté olovo.

Dnešní zprávy se týkají Intelu a jeho plánů. A protože procesory Intelu už druhým rokem tepou v nitru Maců, jsou pro nás tyto zprávy přirozeně zajímavé. Příliv zpráv kolem mikroprocesorů není nijak náhodný, od pondělí do středy v kalifornském San Jose probíhala konference Microprocessor Forum 2007 pořádaná analytickou firmou In-Stat. Informační drobty z konference se rozlétly po Webu a některé přistály až tady.

Další zajímavá instrukce Penrynu

Intel na konferenci mimo jiné znovu popsal novinky v architektuře chystaného procesoru Penryn, vyráběného 45nm procesem a chystaného na konec letošního roku. Většinu těchto informací již Intel zveřejnil dříve, ale nyní přidal pár podrobností. Server ExtremeTech věnuje pozornost hlavně jedné nové instrukci. Penryn mimo jiné přináší instrukční sadu SSE4 pro zpracování mediálních dat. Tato sada zahrnuje též „proudovou load instrukci“, jež by mohla znamenat první krok Intelu na cestě k užšímu propojení hlavního (CPU) a grafického (GPU) procesoru.

Tato instrukce nahrává 16 bytů najednou, avšak své výsledky přechovává v dočasném proudovém bufferu obcházejícím normální hierarchii cache pamětí. Vytváří tedy jakousi expresní dálnici s vysokou prioritou, po níž nemohou cestovat jiné datové typy. Intel uvedl, že se tato instrukce ideálně hodí pro sdílení hlavního a grafického procesoru a také pro zpracování obrazu. Podle hlavního architekta Penrynu Stephena Fischera osmkrát zlepšuje výkon načítání bufferu z grafického do hlavního procesoru.

To samozřejmě vyvolalo dohady, co tím Intel sleduje. Mohla by to být odpověď na projekt “Fusion”, jímž chce konkurent AMD sloučit grafický a hlavní procesor, a též by se mohlo jednat o další pokus zlepšit výkon integrované grafiky, jejímž největším dodavatelem je právě Intel (najdete ji třeba v MacBoocích). Ostatně výrobci grafických karet začínají nabízet své výtvory i pro jiné účely než grafiku (například pro některé speciální výpočty, které se na grafických kartách dají vykonávat mnohem rychleji). Nová instrukce Intelu by mohla tuto spolupráci dále vylepšit.

Jak ovšem podotýká Nathan Brookwood, analytik Insight64, obyčejný uživatel z nových instrukcí asi nebude mít okamžitý prospěch. Analytik předpokládá, že k jejímu využití nedojde dříve než za rok, protože bude chvíli trvat, než si software nové instrukce osvojí.

Jak vidět, Penryn a jeho následovníci si pro budoucnost schovávají ještě další překvapení, která by jednou mohla sloužit i Macům.

K Mooreovu zákonu se přidává Goreův

Jedním z hlavních témat výše zmíněné konference byla otázka zvyšování energetické účinnosti procesorů při současném zvyšování výkonu.

Výrobci se shodli, že to lze zařídit, a předložili jako řešení použití nových materiálů a techniky snižující příkon jednotlivých procesorových jader podle potřeby.

Po mnoho let se výrobci mikroprocesorů soustřeďovali na zvyšování výkonu, podle takzvaného Mooreova zákona (Gordon Moore byl spoluzakladatelem Intelu), který říká, že se počet tranzistorů v procesoru zdvojnásobí každé dva roky (teoreticky by měl i výkon, ale to už není tak jednoznačné). V poslední době však výrobci začali dbát též na zvyšování energetické účinnosti jak kvůli prodloužení výdrže na baterii v případě mobilních čipů, tak kvůli snížení spotřeby serverů a stolních počítačů. Při rostoucích cenách elektřiny začínají mít úspory význam, navíc se tak snižuje znečistění životního prostředí. Tento nátlak na snížení spotřeby a odpovídajících emisí oxidu uhličitého se začal nazývat „Goreův zákon” podle bývalého amerického viceprezidenta, jenž se nyní stal mediálním ztělesněním zeleného aktivismu.

Intel tvrdí, že dokáže vyhovět oběma zákonům. Umí zvýšit výkon a současně snížit proudové svody pomocí nových materiálů. Využívá k tomu nový materiál označovaný jako „high-k metal gate”, podrobnější český popis najdete třeba tady. Nahrazuje dříve používaný oxid křemičitý a bude použit právě v chystaném 45nm Penrynu. Proti stávajícím 65nm procesorům by měl Penryn spotřebovávat o 30 procent méně energie, pracovat o 20 procent rychleji a jeho proudové svody se sníží pětinásobně. Navíc Penryn přináší vylepšenou správu spotřeby, snižující příkon jednotlivých procesorových jader podle potřeby.

Intel zkoumá i další nové směry vývoje. Jeden tvoří takzvané terapočítače s procesory nesoucími až 80 jader, schopnými zpracovávat řádově biliony operací za sekundu. Daly by se využít k masivně paralelnímu zpracování dat, avšak bude třeba ještě hodně dalšího vývoje, aby našly praktické užití, bude nutno přizpůsobit software a také vyřešit otázku komunikace s pamětí. (Takové procesory by asi vždy sloužily jen pro speciální účely, lze si takto představit třeba rendrovací farmu na jednom čipu.)

Na konferenci svá řešení předvedla i AMD, představila například mobilní procesor Griffin, který se vypíná, když není jeho služeb třeba. AMD též vyvíjí výše zmíněný Fusion, čip očekávaný v roce 2009, který má sloučit tradiční hlavní procesor s grafickým procesorem.

Výrobci procesorů mají tedy v rukávu ještě hodně triků, jak posouvat vývoj kupředu. Ovšem všechny tyto nové technologie jsou dost nákladné, a tak někteří analytici vyslovují obavy, že by to časem mohlo opět vést ke zdražení procesorů. Takové předpovědi jsou ovšem vždy ošemetné, udrží-li se na trhu procesorů konkurence, lze očekávat, že bude nárůst cen přece jen brzdit.

„Goreův” zákon sice má politické implikace, jež nemusí každému vyhovovat, ale z čistě technického hlediska jde rozhodně o žádoucí směr vývoje. Dosavadní trend, kdy příkon začal narůstat do absurdních hodnot a napájení procesoru někdy připomíná spíše přívod ke svářečce, prostě není dlouhodobě udržitelný. Nové technologie by mohly tento vývoj zvrátit, což by mělo nadobro zaplašit představu počítačů dodávaných s vlastní elektrárnou.

A pro Macy Penryn zřejmě dláždí cestu k vyššímu výkonu při stejné či nižší spotřebě, což by svým způsobem byl návrat ke kořenům. Nelze sice slíbit, že se opět vrátí stroje bez větráku (ale bylo by to hezké), přesto by příští rok mohl přinést zajímavé novinky.

Intel zbavuje své čipy olova

Intel se též připojil k nové vlně odstraňování jedovatých materiálů z výrobních procesů. Apple se k zelené politice přihlásil nedávno a nyní se bude moci brzy začít chlubit, že používá „nejedovaté“ procesory.

Intel totiž v úterý ohlásil, že přestane ve svých chystaných mikroprocesorech užívat olovo, jež dnes představuje asi nejjedovatější materiál, jaký se nasazuje do výroby.

Počínaje 45nm Penrynem koncem letošního budou procesory Intelu bezolovnaté. Příští rok se jedovatého kovu zbaví i 65nm čipy Intelu.

Intel pracuje na odstranění olova již několik let a vynakládá na to nemalé prostředky. V roce 2005 Intel prozradil, že utratil 100 milionů USD na vývoj alternativního materiálu, který by nahradil olovo v pájecí směsi přidržující čipy v pouzdře. Tehdy se chtěl olova zcela zbavit do roku 2010.

Zdá se, že Intel tento přechod urychlil, neuvedl však, kolik ho to bude stát. Olovo je sice jedovaté, ale zároveň má vlastnosti, jež ho činí pro výrobu polovodičových součástek velice výhodným.

S přechodem na technologie bez olova začal Intel v roce 2002, kdy olovnatou pájku (složenou z olova a cínu) pro flash paměti nahradil slitinou cínu, stříbra a mědi. V roce 2004 již takto nahradil většinu olova v čipových sadách a procesorech, ale nadále užívá 0,02 gramu olova v pájce připevňující vlastní křemíkový čip k jeho pouzdru. A nyní hodlá nahradit olovo výše zmíněnou slitinou také zde. Na výkon procesorů to nebude mít vliv, tvrdí Intel.