Cellből született irány?

Végre hivatalosan is elstartolt a Kaveri kódnevű APU, mely sok szempontból tekinthető komoly jelentőségűnek, nemcsak az AMD, hanem az iparág számára is. Évekre vissza lehet menni az időben, hogy ennek a fejlesztésnek a célját megértsük, de minden apró részletet nem érdemes felhozni. A lényeg, hogy a mérnökök állandóan azt keresték, hogy egy adott szilíciumterületbe hogyan tudnának minél nagyobb teljesítményt belezsúfolni anélkül, hogy a lapka fogyasztása az egeket ostromolná. Elméleti koncepciók tucatjai születtek az aktuális problémákra az elmúlt évtizedben, de ha ki akarunk emelni egy hardvert, akkor a piac figyelmét leginkább az IBM, a Sony és a Toshiba közös fejlesztéseként számon tartott Cell ragadta meg. Ez volt az első olyan heterogén módon programozható processzor, ami bebizonyította, hogy a papíron már évek óta létező irány a gyakorlatban is működőképes.

Persze sokszor felmerül a kérdés, hogy az egymagos éra után bevetett többmagos processzorok miért nem jók? Nos valójában ezek sem rosszak, hiszen a maguk feladatát ellátják, de sajnos a kétezres évek első felében kiderült, hogy a gyártástechnológia fejlődése komoly problémákkal néz szembe. Nem vagyunk messze attól, amikor a kisebb csíkszélességre való átállás gyakorlatilag már nem hoz előrelépést a tranzisztorok bekapcsolásához szükséges energiaigény szempontjából. Ezek pusztán a CMOS technológia fizikai korlátaiból erednek, amit persze új alapokra helyezett digitális integrált áramkör építési technológiával ki lehet váltani, de jelenleg úgy néz ki, hogy tízéves távlatban egyetlen olyan megoldás sem válik bevethetővé, ami valós előrelépést eredményezhetne. A mérnökök számára ez persze kihívás, hiszen innentől kezdve a gyártástechnológia fejlődésére csak kismértékben lehet számítani, így az adott architektúra működését kell hatékonyabbra tervezni.

A többmagos processzorok iránya a fentiek mellett egyértelmű, hiszen Pollack szabálya egyértelműen bizonyítja, hogy az egy szálon elérhető tempó csökkentésével a mag komplexitása is redukálható. Ennek következtében kisebb processzormagok jönnek létre, melyekből több fér rá az adott szilíciumterületre, ami növeli a lapka összesített teljesítményét. Az elmúlt években a homogén többmagos processzorok alapvetően építettek erre a tervezési filozófiára, de a Cell megjelenésével felmerült annak lehetősége, hogy nem biztos, hogy ez a legjobb irány. A Cell ugyanis egy heterogén többmagos processzor volt.

A Cell processzor. Befolyásolta a fejlődést?

Talán a homogén és a heterogén jelző nem mindenkinek érthető, így a kettő közti különbséget is ecseteljük. Egy homogén többmagos processzorban mindegyik mag tökéletesen ugyanolyan képességekkel rendelkezik. Ezzel szemben a heterogén többmagos processzorban a magok egyik része késleltetésre, másik része adatpárhuzamos feldolgozásra optimalizált, illetve opcionálisan befoghatók különféle segédmagok a speciális feladatokra. A heterogén irány előnye, hogy maximális hatékonysággal képes kiszolgálni a fejlesztői igényeket, hiszen az egyes részfeladatok a számukra ideális magokon futtathatók. Ezt persze a programozónak ki kell jelölnie, de a mögöttes koncepció világosan látszik.

Ebben az irányban olyannyira hisz a piac, hogy ma már minden cég heterogén módon programozható processzorokat készít, hiszen a bizonyos szinten programozható IGP-vel rendelkező lapkák mind ide tartoznak. Mondhatnánk, hogy rendben van, akkor mindenki megtette a feladatát, de valójában még csak igen alapszintű integrációk valósultak meg. Ennek megfelelően a Cell programozhatósága még mindig jobb, mint a ma fellelhető heterogén processzoroké. Ezt mély integrációnak nevezzük, amikor is a késleltetésre és az adatpárhuzamos végrehajtásra optimalizált magok a működés szintjén úgymond egymáshoz lettek tervezve, így többek között megosztott virtuális memóriát használnak. Az efféle koncepció kivitelezésére több tucat lehetőség létezik, tehát a mély integráció mellett a megosztott virtuális memória ugyan biztosított, de működés szempontjából már igen eltérők lehetnek a rendszerek.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!