@ 2015.11.12 , 15:30
18

用电子血液解决计算机处理器的扩展问题

[-]

IBM正在研究一种新方法来解决现代计算机处理器中的关键基础设施的规模扩展问题,在这种情况下,它试图故意模仿生物系统的效率,使用流体来同时供电和冷却。IBM把这货叫做“5D电子血液”,不过不管这个名字有多二,它是有真正潜力的。

在过去40年里,计算机性能的第一推动力是时钟频率,在现代处理器与初代8086之间的改进,架构改进据推测占了50倍,而取决于工作负载和CPU,负担得起的多核处理器则提供了另外2至8倍。与此同时,CPU时钟频率从初代8086的4.77MHz提高到现代顶级CPU的约4.5GHz,相比于架构的50倍和多核的2至8倍,时钟频率提升了1,000倍。

[-]

关键是,后两步都依赖于软件优化和多线程能力,相反,只要CPU核心能被喂饱,时钟频率就是可靠的性能推动力。虽然移动数据进出CPU一直都是瓶颈(内存技术的某些方面也是瓶颈),底线是,CPU时钟驱动了绝大部分性能提升,直到大约2004年。

[-]
40年来,时钟频率和晶体管密度的改进比指令级并行(ILP)大得多。

从那时以来,事态稳定地变得越来越糟糕。一个关键原因是因为CPU芯片上形成的热点,Intel最新的Haswell至强产品线通过使用两套基本和turbo频率强调了这一点,在标准模式下,芯片可以跑较高频率——因为AVX2指令扩展使芯片发热过多,以致于很难跑出全速。

热点形成是现代芯片的一个显著问题,而且随着节点增加,这问题只会变得更糟。在以前,你可以通过减少漏电流和降低电压来把晶体管封装得更紧凑,以补偿这个问题。但现在降低电压已经不像以前那么管用了,这意味着更紧密地封装晶体管只会导致更大的问题。那么IBM想要如何改善这个状况?

[-]

据Ars Technica报道,IBM想模仿人体,并使用电子“血液”来同时供电和冷却处理器。液冷当然极其有效,煎蛋也报道过使液体更靠近需要冷却的CPU组件的努力。然而,同时提供电力却是前所未有的。虽然这种能力羽翼未丰,但通过冷却液提供电力的能力对于解决另外两个问题至关重要:供电和芯片堆叠。

Intel和AMD等公司不制造层层堆叠的多CPU核心的原因之一是因为目前没有办法以这种姿势堆叠核心而不遇到严重的散热问题。下层CPU的热量必须以某种方式(通过硅通孔)直接经过上层核心,大幅增加系统中的总热量,这就是为什么我们看到高端GPU转向2.5D内插技术而不是直接把VRAM堆叠在GPU硅片顶部,这也是为什么3D NAND闪存而不是下一代Intel处理器在引领垂直趋势。

[-]

供电成为芯片堆叠的障碍是因为不可能在堆叠的多核心间传输电力而不遇到上述问题,然而,如果供电能被集成进冷却系统,很多这些问题不能被解决也能被大幅减少。用这种姿势供电需要一种能够无限再生和充电的流式电池。

为什么要在现在推动这种技术?因为2D扩展是未来计算的巨大障碍,如下图所示:

[-]
[-]
[-]

黄条表示特定特性的范围,两轴都是指数比例。转向3D结构能省下几个数量级的功率,这收益将是巨大的,而且对于把机器推进到E级(1018)及以上是绝对必须的。不幸的是,在解决这些问题上似乎并没有什么进步——IBM的5D电子血液很吸引人,但除此以外,并没有做出多少工作来解决经常阻碍现代处理器发挥全部潜力的热点问题。

本文译自 ExtremeTech,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.6
赞一个 (7)

TOTAL COMMENTS: 18+1

  1. 2982724

    然后还是会遇到瓶颈

  2. freet15
    @2 years ago
    2982736

    类人机器人,仿生计算机

  3. sandersyao
    @2 years ago
    2982738

    用液体循环来散热 提供能量 分解带走老化材料并提供新的资源用来修补损伤
    总觉的天网又要升级了

    [29] XX [1] 回复 [0]
  4. 神响
    @2 years ago
    2982741

    天网在看着你

  5. bugforever
    @2 years ago
    2982755

    Cylon人发来贺电

  6. 大傻
    @2 years ago
    2982758

    林子大了,什么都有,(脑洞大啊!)

  7. 2982817

    当时看到三星S6仿佛看到透明机的未来,现在看完这个离使用透明手机不是有生之年了吧

  8. toynce
    @2 years ago
    2982839

    液态机器人不远了

  9. 烧了个饼
    @2 years ago
    2982861

    简单来说,下个时代最靠谱的还是超导体,线路不发热的优势无法抵挡吧

  10. dagege
    @2 years ago
    2982899

    作为十年煎蛋老网友,我吐槽下,煎蛋是不是没钱发工资啊?最近整个煎蛋的文章翻译跟屎一样,看不下去啊恶心死了,我情愿看OIOI有一百个错别字的翻译。

  11. 2982907

    kao, 竟然不如老鼠

  12. 哈佛教授
    @2 years ago
    2982969

    你的cpu为什么这么快,因为打了鸡血

  13. 煎蛋
    @2 years ago
    2983001

    人工智能即视感

  14. 2983044

    你的CPU动脉粥样硬化了

    [17] XX [0] 回复 [0]
  15. Joiningss
    @2 years ago
    2983120

    这机翻,读不下去了

  16. 傻蛋
    @2 years ago
    2983227

    工程师桌上一大卷卫生纸。。(* ̄(エ) ̄)

  17. 2983667

    这个作者翻译的问题多得不能直视:
    1. Architectural improvements supposedly account for a 50x improvement between modern processors and the original 8086, while affordable multi-core processors offer another 2x-8x depending on the workload and the CPU in question. CPU clock speeds,
    …….架构的改进提供了约50倍提升,而实惠的的多核处理器提供了另外的2~8倍(取决于负载、CPU频率)。
    2.While moving data in and out of the CPU remains a bottleneck
    …..CPU对数据的存取(速度)仍然是一个瓶颈(或者你翻译成CPU的带宽也行啊,移动数据进出CPU是个什么鬼?)

  18. 2983668

    3.One critical reason why is because of hot spot formations on the CPU die. Intel’s most recent line of Haswell-based Xeons underscore this by using two different sets of base and turbo frequencies
    一个关键原因是由于CPU芯片上发热点的形成。(这句话都译错。。王同学你中文的语法要补课了。前一句也有问题,steadily不用翻译出来,好在也不影响阅读)。受限于此,Intel 最新的Haswell志强产品系列使用了…
    4.One reason why companies like Intel and AMD aren’t building chips with multiple CPU cores stacked on top of each other is because there’s currently no way to stack cores in this fashion without running into serious heat problems.
    Intel和AMD这些公司不制作堆叠式多核CPU的一个原因是因为现在无法解决其散热问题。(什么叫以这种姿势堆叠CPU Orz 是叠罗汉么)
    5.Power delivery becomes a barrier to die-stacking because it’s impossible to move power to multiple cores within the stack without running into the problems described above.
    供电成为堆叠式CPU的一个障碍的原因是,在堆叠式多核CPU中传输电力不可避免地要遇到以上问题。(或者是:由于在堆叠式多核CPU中传输电力不可避免地要遇到以上问题,供电成为了堆叠式CPU的一大障碍)。这句话硬是看了原文才才知道意思。。译文能看懂的有几个?
    6. many of these issues would be substantially reduced, if not resolved
    .这些问题即使不能解决,也能大幅减轻。(翻译请加入连词Orz,再说这是虚拟语气,不加连词语义都变了,后面那一句。。。再次请学习姿势和方式的区别 – – )

发表评论


24H最赞