оцесор сам по собі зможе виконувати декілька потоків обчислень, невидимих ??на рівні користувача, розділяючи додаток на потоки, які можуть виконуватися паралельно. Один із способів ефективного виконання всіх цих завдань - вбудоване мікроядро, доповнює ПО високого рівня для вирішення завдань всебічного управління апаратним забезпеченням.
Віртуалізація.
Для роботи мікропроцесорів майбутнього потрібно кілька рівнів віртуалізації. Наприклад, віртуалізація необхідна для того, щоб приховати складну структуру апаратного забезпечення від розташованого вище ПЗ. Віртуалізація також буде використовуватися для забезпечення керованості, надійності і безпеки. Наприклад, процесор можна розділити на мн?? жество віртуальних процесорів, частина з яких буде виділена для задач управління і безпеки, а інші будуть керувати програмами.
Управління харчуванням і охолодженням.
В даний час збільшення продуктивності на один відсоток викликає підвищення споживаної потужності на три відсотки. Це відбувається через те, що при зменшенні розміру транзисторів і їх щільності на кристалі, поряд з тактовою частотою збільшується і струм витоку, що веде до нагрівання і неефективного витрачання електроенергії. Якщо зростання щільності транзисторів зростатиме нинішніми темпами, то без удосконалень управління живленням мікропроцесори будуть виділяти десятки тисяч ват тепла на квадратний сантиметр. Щоб задовольнити потреби майбутнього, необхідно істотно скоротити споживану потужність.
Для цього використовуватимуться декілька технологій. Як згадувалося вище, процесори будуть складатися з десятків і навіть сотень невеликих ядер з низькою споживаною потужністю і інтелектуальним керуванням харчуванням, яке зможе значно скоротити втрати електроенергії, дозволяючи процесору використовувати тільки ті ресурси, які потрібні в даний момент.
Крім цього, архітектура буде забезпечувати ультрависокої продуктивність без ультрависоких тактових частот, що дозволить обійти деякі проблеми струму витоку, пов'язані зі збільшенням частоти. Завдання, критичні за часом, працюватимуть на швидких ядрах з більшою споживаною потужністю, у той час як решта - на більш повільних зі зниженим енергоспоживанням.
Основна мета цих удосконалень - побудова архітектур з інтелектуальним керуванням харчуванням, яке зможе автоматично реконфигурировать процесор з урахуванням потреб харчування і робочого навантаження.
Паралелізм.
Для того щоб повною мірою отримати переваги від використання майбутніх архітектур, завдання повинні бути істотно распараллелен - наприклад, розділені на підзадачі, які можуть виконуватися одночасно на безлічі ядер. Сьогоднішні одноядерні і багатоядерні процесори здатні одночасно обслуговувати всього кілька потоків. Майбутні процесори зможуть обробляти безліч потоків - сотні, а в деяких випадку навіть тисячі. Деякі завдання можна досить просто распараллелить (з невеликою допомогою компіляторів) т. К. Процесор і мікроядро зможуть забезпечити необхідну багатопоточність. Наприклад, в обробці зображень повне зображення можна розділити на безліч окремих областей, кожну з яких можна обробляти незалежно і одночасно. До цієї категорії належить від 10 до 20% передбачуваних завдань майбутнього. Друга група завдань - близько 60% - може бути распараллелена, якщо застосувати деякі зусилля.
Серед таких завдань - деякі додатки баз даних, добування інформації, синтезу, обробки тексту і голосу. Третя група - завдання, распараллелить які дуже важко: завдання з лінійними алгоритмами, коли виконання кожної стадії залежить від результатів виконання попередньої стадії. Аналізуючи сьогоднішні потреби і тенденції, можна стверджувати, що архітектура процесорів і платформ повинна рухатися в напрямку виртуализированной, реконфігурованою архітектури з великим числом ядер, багатим набором вбудованих функціональних можливостей, великим обсягом внутрикристальной пам'яті і інтелектуальним мікроядром.
Отже, еволюція архітектур, супроводжувана необхідністю збільшення обсягів обчислень і суворим дотриманням сумісності з тисячами існуючих додатків, створює упевненість в тому, що процесори і платформи в найближчі роки стануть основою для створення величезної кількості фантастичних і інтелектуальних нових додатків , які змінять наш бізнес і спосіб життя так, як ми навіть не можемо уявити.
. 2 Нанотехнології
Нанотехнологія - міждисциплінарна область фундаментальної і прикладної науки і техніки, що має справу з сукупністю теоретичного обгрунтування, практичних методів дослідження, аналізу та синтезу, а також методів виробництва і застосування продуктів із заданою атомною структурою шляхом контрольованого маніпулювання окремими атомами і молек...
