Мы уже смирились с тем, что рост тактовой частоты процессоров остановился и производители пошли по пути распараллеливания вычислений. Однако и число ядер типичного процессора общего назначения, быстро одолев отметки 2 и 4, остановилось в районе 8. Некоторые даже собрались хоронить закон Мура.
У такого застоя есть объективная причина. Если разница между 2, 4 или 8 ядрами скорее количественная, то уже 16-ядерный процессор сталкивается с принципиальными ограничениями традиционной архитектуры. Дело в том, что на протяжении последних нескольких десятилетий основой коммуникации между отдельными IP-блоками чипа служила шина. Пока блоков было немного, она справлялась, но когда начали плодиться ядра, эта архитектура исчерпала себя. Шина представляет собой общую среду передачи данных, к которой подключено несколько блоков процессора. В каждый момент времени один блок может передавать данные, а все остальные — получать. Если нескольким блокам нужно передавать одновременно — возникает коллизия, а значит и задержка. При числе ядер больше восьми задержки становятся неприемлемо большими, практически полностью перечёркивая преимущества параллельной работы нескольких ядер.
Число ядер можно увеличить ещё немного, разделив шину на несколько сегментов, объединённых мостами, однако это скорее «костыль», который плохо масштабируется и не решает основную проблему. Настоящее решение, которое позволит объединять сотни блоков на одном чипе — это хорошо известная всем сеть с коммутацией пакетов, или Network on Chip.
Читать полностью »
