e server. Čím viac jadier, tým plynulejší beh aplikácií a vyšší výkon môžete očakávať.
Malá revolúcia v segmente osobných počítačov nastala pred piatimi rokmi, keď Intel priniesol na trh technológiu HyperThreading. I keď bol procesor vybavený jediným jadrom, navonok vystupoval vďaka zdvojeniu niektorých častí tak, ako by šlo o procesory dva. Nárast výkonu začínal na hranici 5 percent a trvalo nejaký čas, kým túto výhodu dokázali využiť vývojári softvérov pre 15 až 30 percentný zisk. Čo však bolo citeľné okamžite, je znásobenie rýchlosti odozvy. I keď niektorá z náročnejších úloh prevzala veľkú časť strojového času, ostatné aplikácie bežali bez znateľného oneskorenia ďalej.
Viac jadier na jednom čipe
Aby bolo možné rozvinúť výkonový potenciál naplno, výrobcovia procesorov sa rozhodli ponúknuť efektívnejšie riešenie - dvojicu plnohodnotných jadier osadených na jednom čipe. S použitím nových čipových sád a existujúcej podpory operačných systémov sa podarilo bez citeľnej zmeny v cenách počítačov ponúknuť výkon, ktorý bol pre predchádzajúcu technológiu nedostupný. Takéto riešenie so sebou prináša nesporné výhody. Čím vyššia je integrácia na strane jadier, tým rýchlejšie môžu tiecť dáta tam, kde sa spracovávajú.
Po dvoch jadrách prišli na trh štvorjadrové procesory a v dohľadnej dobe možno očakávať, že sa ich počet opäť zdvojnásobí. Analytici však očakávajú, že znásobovanie počtu jadier sa pri tejto hranici zastaví - nie je to ako s bunkami, ktoré sa nekontrolovane množia. Všetko je podriadené fyzike a ekonomike.
Softvér vyžaduje úpravy
Aby bolo možné viacjadrové systémy využiť skutočne naplno, dôležité je, aby záťaž na jednotlivé jadrá rozdeľoval nielen operačný systém, ale aj to, aby boli aplikácie navrhnuté tak, aby tento potenciál dokázali využiť. Preto výrobcovia procesorov úzko spolupracujú s vývojármi hier a počítačových softvérov. Angažujú sa i na akademickej pôde, pretože silné softvérové zázemie je základným predpokladom pre podporu multijadrových platforiem.
Softvér musí byť navrhnutý tak, aby dokázal v jedinom momente spracovávať súbežne niekoľko menších úloh. Každá z nich bude pridelená na spracovanie inému jadru, takže výkon aplikácie rastie. Bez takejto architektúry znásobenie jadier mnoho osohu neprináša.
Multijadrové procesory odďaľujú pokrok
Jedným z dôvodov nástupu viacjadrových procesorov na trh je, že ide o najlacnejšiu alternatívu, ktorou je možné vyriešiť dopyt po narastajúcom výkone. Pri "megahertzovom" súboji rivalské firmy AMD a Intel vybičovali používané technológie natoľko, že sa priblížili k akceptovateľným hraniciam. Spotreby procesorov enormne stúpli, zvýšili sa požiadavky na ich chladenie a bez podstatnejšej zmeny v technológii výroby nebolo cesty vpred. Nový postoj k riešeniu problému umožnil zachovať ceny na akceptovateľnej úrovni. Súbežne sme však získali bonus navyše - vyššiu energetickú efektívnosť.
Každá platforma má svoje špecifiká
I keď sa s multijadrovými procesormi môžeme stretnúť v notebookoch, stolových počítačoch i serveroch, každá z týchto platforiem pristupuje ku kľúčovým vlastnostiam procesorov odlišne. To preto, že optimalizácie prebehli tak, aby bolo možné ponúknuť doplnkové kľúčové vlastnosti.
Pri notebookovej platforme je prvoradou energetická efektívnosť. Procesory sú navrhnuté tak, aby pracovali čo najpomalšie a svoj výkon postupne zvyšovali podľa toho, ako si to želá používateľ alebo ako nariadi operačný systém s bežiacimi aplikáciami. Svoj beh začínajú s jediným zapnutým jadrom bežiacim na najnižšej frekvencii a postupne rýchlosť akcelerujú zvyšovaním frekvencie a zapínaním ďalších jadier. Mobilné procesory sa snažia minimalizovať prenosy z RAM na minimum - preto majú cache optimalizovanú nie na priepustnosť, ale na efektívnosť.
Ťažiskom stolovej platformy sú hry a multimédiá. Aby boli viacjadrové procesory úspešné, je dôležité aby sa dokázali prehrýzť ohromnými objemami dát - optimalizované sú na priepustnosť. Na scénu prichádza čoraz intenzívnejšie video v HD rozlíšení, zvyšuje sa kvalita digitálnych audionahrávok a míľovými krokmi uháňajú vpred herné tituly. Tie sa snažia využiť výpočtový potenciál procesorov rovnako intenzívne, ako dokážu na doraz využiť grafický čip akcelerátora. Pri serveroch je dôležitý nielen výkon, ale rozhodujú aj ďalšie dva faktory. Prvým je "neomylnosť" pri spracovávaní dát. Pracuje sa teda so zbernicami, ktoré sú vybavené mechanizmami kontroly konzistencie dát a korekciou chýb. Bezpečnostné technológie dokážu oddeliť spracovanie dát od iných úloh tak, aby bola zaručená ich diskrétnosť. Druhým z faktorov
je pomer príkonu a výkonu. Vo veľkých dátových centrách rozhoduje i tá najmenšia energetická úspora - premietne sa nielen pri napájaní serverov, ale i pri požiadavkách na vzduchotechniku zabezpečujúcu ich chladenie a nákladoch na zabezpečenie zálohovaného napájania.
4x4?
Áno i v počítačoch
S nástupom multijadrových procesorov však nezanikla možnosť využiť viacero procesorov v jednom systéme. Pri grafických staniciach a serveroch je možné naďalej znásobovať výpočtový výkon tak, že základná doska obslúži niekoľko procesorov súčasne. Mália sa vám
4 jadrá? 4x4 problém vyrieši.
Na dvere klope nový koncept
Je zrejmé, že počítačové čipy sa budú čoraz užšie špecializovať na konkrétne úlohy, aby bolo možné dosiahnuť maximálnu optimalizáciu. Tak ako sa v súčasnosti o prácu s grafikou stará samostatný čip,
v budúcnosti bude procesor extrémne rýchlou zbernicou komunikovať so špecializovanými, na mieru ušitými procesormi, ktoré budú obsluhovať konkrétne druhy výpočtov - či už prácu s grafikou, fyzikou, s vedeckými výpočtami či šifrovaním.
Text: Milan Gigel
