Центральные процессоры

Опубликовано февраля 19, 2018 в Технология CUDA

В течение 30 лет одним из основных методов повышения производительности бытовых компьютеров было увеличение тактовой частоты процессора. В первых персональных компьютерах, появившихся в начале 1980-х годов, генератор тактовых импульсов внутри CPU работал на частоте 1 МГц или около того.

Прошло 30 лет — и теперь тактовая частота процессоров в большинстве настольных компьютеров составляет от 1 до 4 ГГц, то есть примерно в 1000 быстрее своих прародителей.

Хотя увеличение частоты тактового генератора — далеко не единственный способ повышения производительности вычислений, он всегда был наиболее надежным из всех.

Однако в последние годы производители оказались перед необходимостью искать замену этому традиционному источнику повышения быстродействия. Из-за фундаментальных ограничений при производстве интегральных схем уже невозможно рассчитывать на увеличение тактовой частоты процессора как средство получения дополнительной производительности от существующих архитектур. Ограничения на потребляемую мощность и на тепловыделение, а также быстро приближающийся физический предел размера транзистора заставляют исследователей и производителей искать решение в другом месте.

Центральные процессоры

Тем временем суперкомпьютеры, оставаясь в стороне от мира потребительских компьютеров, на протяжении десятков лет добивались повышения производительности сходными методами. Производительность применяемых в них процессоров росла столь же быстрыми темпами, как в персональных компьютерах. Однако, помимо впечатляющего повышения быстродействия одного процессора, производители суперкомпьютеров нашли и другой источник роста общей производительности — увеличение числа процессоров.

Самые быстрые современные суперкомпьютеры насчитывают десятки и сотни тысяч процессорных ядер, работающих согласованно. И, глядя на успехи суперкомпьютеров, естественно задаться вопросом: может быть, не гнаться за повышением производительности одного ядра, а поместить в персональный компьютер несколько таких Ядер? При таком подходе мощность персональных компьютеров можно наращивать и дальше, не пытаясь любой ценой увеличить тактовую частоту.

В 2005 году, столкнувшись с ростом конкуренции на рынке и имея не так уж много вариантов выбора, ведущие производители CPU стали предлагать Процессоры с двумя вычислительными ядрами вместо одного. В последующие годы эта тенденция продолжилась выпуском CPU с тремя, четырьмя, шестью и восьмью ядрами. Эта так называемая мультиядернам революция знаменовала колоссальный скачок в развитии рынка потребительских компьютеров.

Сегодня весьма затруднительно купить настольный компьютер с одним-единственным процессорным ядром. Даже самые дешевые маломощные CPU содержат не менее двух ядер. Ведущие производители CPU уже анонсировал планы выпуска CPU с 12 и 16 ядрами, лишний раз подтвердив, что настало время параллельных вычислений.