Гигагерцы кусачие

На прошедшей в Сан-Франциско Международной конференции по интегральным схемам (International Solid State Circuits Conference, ISSCC) одной из главных тем дискуссий по-прежнему были пути дальнейшего повышения производительности процессоров.

Тема, конечно, далеко не новая; жаркие баталии между сторонниками простой логики (ради увеличения тактовой частоты) и сложных архитектур (ради увеличения количества операций за один такт) ведутся фактически с момента появления первых RISC-процессоров. Но в нынешних условиях, когда на рынке осталось совсем немного производителей процессоров, а корпорация Intel является бесспорным лидером в деле наращивания тактовой частоты (до конца года здесь обещан выпуск 4-гигагерцовых микросхем), споры, по мнению наблюдателей, свелись к одному — «все против Intel».

Причина тому достаточно очевидна. На протяжении последнего десятилетия тактовая частота была в глазах потребителей главной характеристикой процессора, определяющей его производительность. Однако на сегодняшний день, когда миниатюризация электроники вывела на первый план проблему перегрева схем и рассеивания тепла, а многие задачи требуют не столько гигагерц, сколько более эффективной работы с памятью и распараллеливания процессов, увод маркетинга от тактовой частоты как главного параметра для многих изготовителей стал жизненно необходим. А потому упорный «гигагерцовый крен» Intel в индустрии воспринимают болезненно — большинство потребителей не настолько образованы, чтобы разбираться в нюансах архитектурных решений.

На конференции ISSCC апофеозом этих дискуссий стала сессия под названием «Процессоры и производительность: когда гигагерцы кусаются?» («When do GHz Hurt?»). Практически все согласны, что производительность микросхемы складывается из целого ряда компромиссов, и не может быть единого для всех способа наращивания быстродействия. Кто-то из разработчиков увеличивает тактовую частоту, кто-то — расширяет пропускную способность шины, а кто-то делает упор на конструктивные особенности — многопоточные и многоядерные схемы. Большинство изготовителей микросхем прибегают к комбинированию этих трех направлений, чтобы найти оптимальный путь к повышению производительности.

Как и следовало ожидать, переубедить никого не удалось. Марк Тремблей (Marc Tremblay), вице-президент Sun Microsystems, подчеркнул, что тактовая частота очень важна лишь для тех приложений, которые умещаются в кэш-памяти. В серверах же, на которые ориентируется Sun, приложениям не свойственна кэш-резидентность, гораздо важнее пропускная способность системы. Поэтому для них будущее — в программной оптимизации работы с памятью и в многопоточной технологии. Один из руководителей IBM Филип Эмма (Philip Emma), ведающий микроархитектурой систем, рассказал, что в корпорации тоже считают, что тактовая частота утрачивает свою роль в наращивании производительности, а будущее видят в развитии 3D-упаковки чипов и оптических межсоединений. В том тоне были и выступления представителей AMD, Fujitsu и исследователей Стэнфордского университета.

Ну а основным сторонником дальнейшего упора на рост тактовой частоты, естественно, стал главный архитектор Intel Дуглас Кармин (Douglas Carmean). Он привел массу аргументов в пользу того, что увеличение частоты процессора позволяет быстрее завершать задачи. А затем лихо обобщил свои аргументы, заявив, что большинство задач, решаемых сегодня реальными пользователями, по-прежнему остаются однопоточными и нераспараллеленными. Поэтому, мол, разработчики ЦПУ не имеют права поворачиваться спиной к нуждам потребителя — даже если гигагерцы действительно кусаются. Короче, тактовая частота процессоров Intel будет резво расти и дальше.