Krzemowe wizje

Jutro cztery, a wkrótce kilkadziesiąt rdzeni, a także integracja większości funkcji serwera wewnątrz procesora - tak wygląda przyszłość układów obliczeniowych z dzisiejszej perspektywy.

Jutro cztery, a wkrótce kilkadziesiąt rdzeni, a także integracja większości funkcji serwera wewnątrz procesora - tak wygląda przyszłość układów obliczeniowych z dzisiejszej perspektywy.

Intel jest wciąż producentem dominującym z 70-80% udziałem w światowym rynku mikroprocesorów, ale ostatnie rynkowe sukcesy AMD i technologiczne innowacje Sun Microsystems (8-rdzeniowe układy UltraSparc T1) postawiły pod znakiem zapytania przewodnictwo technologiczne Intela. Trzeba jednak przyznać, że potencjał Intela wciąż jest ogromny, a jego przewaga w bardzo wielu dziedzinach, jak zdolności produkcyjne i technologie produkcji (ostatni pokaz serwerów z układami wykonanymi w technologii 45-nanometrowej), siła finansowa, relacje partnerskie i marka - to nadal jego atuty.

AMD nie przestaje jednak próbować i wydaje się, że znalazł receptę na to, by przynajmniej zachwiać dotychczas niewzruszoną pozycję Intela. Firma śmiało wprowadza nowości, takie jak zintegrowane kontrolery pamięci czy szyny HyperTransport. Nawiązała też współpracę z IBM, dzięki której zyskała nowoczesne technologie wytwarzania układów półprzewodnikowych (np. Silicon-on-Insulator).

Nowych recept szuka także IBM, rozwijając architekturę Power m.in. w kierunku jednolitej platformy serwerowej dla wszystkich modeli serwerów (w tym mainframe), a także w kierunku platform zintegrowanych, a więc elektroniki użytkowej, samochodów czy urządzeń przemysłowych, które choć nie mają marketingowej siły, są bardzo opłacalne.

Strategia 100 rdzeni

Ostatnio Intel, jako pierwszy wśród producentów półprzewodników, zaprezentował układ scalony wytwarzany w technologii 45-nanometrowej - pamięć SRAM (Static RAM) o pojemności 153 Mb. Układ zawiera ok. miliarda tranzystorów, ma powierzchnię 119 mm2 i jest w pełni funkcjonalny. Prezentacja tej prototypowej pamięci miała być potwierdzeniem, że Intel jest na dobrej drodze, by zapowiadanego terminu (druga połowa 2007 r.) dotrzymać, mimo że przedstawiciele firmy są ostrożni i podkreślają, że są to plany przybliżone.

Techniczna nazwa nowych układów to P1266. Jak twierdzą przedstawiciele Intela, P1266 w porównaniu z poprzednią generacją układów P1264 (proces 65-nanometrowy) zapewniają 5-krotne zmniejszenie upływności energii, co oznacza możliwość znacznego zmniejszenia poboru mocy lub zwiększenia częstotliwości zegara. Jakie technologiczne modyfikacje spowodowały tak zasadniczy spadek upływności, na razie pozostaje tajemnicą.

Ostatnio Intel zaprezentował publicznie pierwsze prototypy serwerów zawierających dwa 4-rdzeniowe procesory Xeon, które pojawią się na rynku na początku 2007 r. Najpierw wprowadzone zostaną procesory o kodowej nazwie Clovertown DP, przystosowane do instalacji w serwerach 2-procesorowych, a nieco później - Tigerton MP dla systemów z czterema i więcej układami. Procesory Clovertown mają być wytwarzane w technologii 65-nanometrowej i będą elementem serwerowej platformy Bensley.

Podczas prezentacji Justin Rattner, dyrektor techniczny Intela zapowiedział, że za 4 lata procesory Intela będą najprawdopodobniej wyposażane w dziesiątki jednostek CPU, a za 10 lat - nawet w setki. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że multiplikacja rdzeni nie jest zadaniem łatwym - wymaga istotnej modyfikacji architektury procesorów, które muszą być wyposażone w odpowiednio wydajne wewnętrzne szyny systemowe i układy I/O, zapewniające efektywną wymianę danych z pamięcią zewnętrzną. Jak przyznał Justin Rattner, na razie można mówić o skalowaniu do maksymalnie 32 rdzeni.

Nowa architektura będzie też wykorzystywać koncepcję umieszczania układów CPU i pamięci nie obok siebie, jak w konstrukcjach dotychczasowych, ale jeden nad drugim. Umożliwia to istotne zmniejszenie długości połączeń, co zmniejsza zużycie energii i przyspiesza wymianę danych. Jest to tzw. technologia TSV (Through Silicon Vias). Na razie Intel nie ujawnia planów zwiększenia liczby rdzeni do więcej niż dwóch w procesorach dla komputerów PC i notebooków, ale nie ulega wątpliwości, że jest to tylko kwestią czasu.

Nowe źródło mocy

Rok 2007 zapisze się w historii mikroprocesorów jako przełomowy. Nie tylko bowiem Intel, ale również AMD zamierzają wprowadzić wtedy układy 4-rdzeniowe. W tym samym roku również IBM zamierza pokazać ważną dla niego nowość - procesory Power6. Obecnie nie wiadomo jeszcze, ile rdzeni CPU będą zawierały Power6, choć mówi się, że pierwsze modele będą wersjami 2-rdzeniowymi. Na razie firma nie ujawnia zbyt wielu szczegółów dotyczących ich parametrów i architektury, wiadomo jednak, że wytwarzane w technologii 65-nanometrowej układy będą zawierały aż 750 mln tranzystorów.

Pewnym zaskoczeniem może być podawana przez przedstawicieli IBM informacja, że częstotliwość zegara Power6 będzie bardzo wysoka - w granicach 4-5 GHz, z możliwością podniesienia jej nawet do 6 GHz. Będzie to możliwe, ponieważ procesory Power6 mają wykorzystywać rozproszony zegar taktujący, którego działanie będzie obejmować nie tylko procesory, ale inne elementy na płycie głównej. Koordynacja częstotliwości taktowania może także przyczynić się istotnie do spadku poboru mocy, a więc i emisji ciepła.

Jeśli rzeczywiście układy będą "jedynie" dwurdzeniowe, pozostałe tranzystory będą mogły być przeznaczone na inne potrzeby. Możliwości jest co najmniej kilka. Jedną z nich jest integracja wewnątrz układu większej pamięci podręcznej. Całkiem możliwe, że niezależnie od tego pojawią się w nowych procesorach także inne ciekawostki, np. koprocesory realizujące funkcje zarezerwowane dotychczas dla chipsetów, jak kontrolery czy akceleratory.

W Internecie pojawiają się spekulacje, że nadmiarowe tranzystory układów Power6 posłużą do tego, aby ostatecznie zunifikować sprzętowo wszystkie serwery IBM - włącznie z mainframe. Owe "wolne tranzystory" miałyby według niektórych służyć do sprzętowej akceleracji emulacji funkcji, które występują tylko w serwerach zSeries. Ten scenariusz wydaje się prawdopodobny, ponieważ unifikacja trwa już od dłuższego czasu i jeśli udałoby się ją przeprowadzić, IBM mógłby uzyskać z tego tytułu bardzo duże oszczędności przy produkcji serwerów, a jednocześnie odnieść korzyści w budowaniu oferty serwerowej.

Modyfikacje architektury Power w celu obniżenia wydzielania ciepła mają umożliwić instalację nawet najwydajniejszych modeli Power6 w serwerach kasetowych. Obecnie w tego typu sprzęcie firma wykorzystuje układy PowerPC 970 o wydajności mniejszej niż Power5+. Ale i PowerPC ma według IBM przyszłość przed sobą. Ostatnio IBM porozumiał się z należącym do Motoroli Freescale Semiconductor w celu wspólnego rozwoju nowego zestawu instrukcji dla procesorów PowerPC pod kątem systemu Linux. Firmy chcą też zmienić architekturę układów, aby móc rozszerzać ich zastosowania, w szczególności w urządzeniach elektronicznych powszechnego użytku.

Dell randkuje z AMD

Pogłoski, że Dell, najwierniejszy przyjaciel Intela, stosujący wyłącznie procesory tej firmy, zamierza wprowadzić do oferty komputery z konkurencyjnymi układami AMD, pojawiają się regularnie już od kilku lat, ale jak dotąd nigdy się nie sprawdzały w rzeczywistości.

Być może jednak już w marcu Dell pójdzie w ślady Apple i ogłosi zmianę długoletniej tradycji. Tym razem informację taką opublikował analityk finansowy Doug Freedman z firmy American Technology Research - po raz pierwszy podając nie ogólnikowe przypuszczenia, a konkretną datę przewidywanego ogłoszenia porozumienia o współpracy między tymi firmami.

Według niego Dell zdecydował się na wykorzystanie układów AMD tylko w notebookach, ale bardzo prawdopodobne, że później wprowadzi je również do komputerów PC i serwerów. Na razie trudno ocenić, czy są to zapowiedzi oparte na silnych podstawach. Tego typu informacja ma istotny wpływ na zmiany wartości akcji AMD, Intela i Della na amerykańskiej giełdzie, a więc może być elementem rozgrywek finansowych.

Choć pod względem technologicznym AMD zniwelowało opóźnienia, a pod niektórymi względami nawet wyprzedziło Intela, jednak firma ta, mimo porozumień z IBM, wciąż ma znacznie mniejsze zdolności do masowej produkcji układów. A to właśnie zawsze było koronnym argumentem Della uzasadniającym przywiązanie do procesorów i architektury Intela.

W ostatnim kwartale roku finansowego 2005 r. AMD odnotowało większy niż oczekiwano, bo aż 80-proc. wzrost sprzedaży procesorów, osiągając obroty 1,84 mld USD (wzrost o 45%), a przedstawiciele firmy przewidują, że podobnie wysoki poziom wzrostu zostanie utrzymany również w I kwartale 2006 r. (ok. 70-proc. zwiększenie sprzedaży w stosunku do tego samego kwartału rok wcześniej). Sukcesem finansowym AMD jest także uzyskanie w IV kw. 2005 r. 96 mln USD zysku, podczas gdy rok wcześniej firma odnotowała 30 mln USD strat.

Według Mercury Research, całkowite udziały AMD w rynku procesorów x86 wzrosły do rekordowego poziomu 21,4%. Co czwarty sprzedawany na świecie komputer PC i co siódmy notebook jest wyposażony w procesor AMD.

Najszybciej rośnie sprzedaż procesorów serwerowych Opteron. W tym segmencie rynku jeszcze kilka lat temu firma AMD praktycznie nie istniała, a obecnie uzyskała ponad 16-proc. udział. Jej układy trafiły do oferty prawie wszystkich liczących się na rynku dużych firm: IBM, HP, Sun, Fujitsu-Siemens, wszystkie te sprzedają serwery z procesorami Opteron.

Czy Dell wytrzyma tę presję?

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200