Angleška besedna zveza »many-core« je za razliko od »multi-core«, ki se uporablja pri obstoječih večjedrnih procesorjih, rezervirana za prihodnje procesorje, kjer bo jeder veliko. Veliko pomeni nekaj deset. To naj bi omogočila nova 22-nanometrska proizvodna tehnologija, ki bo Intelu dala veliko konkurenčno prednost pred vsemi njegovimi zasledovalci, predvsem pred AMD-jem. Intel je namreč lansko leto izdelal prvi pomnilniški čip v tej tehnologiji, prve procesorje pod kodnim imenom Ivy Bridge pa lahko pričakujemo konec naslednjega leta.

Zmanjševanje elementov procesorja so omogočili novi materiali, predvsem tako imenovani material Hi-K (iz elementa hafnija), ki se uporablja pri oblikovanju vrat posameznih tranzistorjev in preprečuje uhajanje električnega toka. Intel bo tudi začel uporabljati tehniko zlaganja »delov« procesorja v vseh treh dimenzijah, tudi v višino, čeprav to še ne bo pravo 3D-zlaganje, od katerega si v prihodnje lahko veliko obetamo. Intel govori o tako imenovanem 2,5-dimenzionalnem zlaganju. Manjša proizvodna tehnologija sama po sebi omogoča več tranzistorjev na določeni površini, kar pomeni tudi več jeder. Pri mnogojedrnih procesorjih tako ne bomo več govorili o dveh, štirih ali šestih, temveč o 32, 48, 64 ali celo več preprostejših jedrih. Zaradi tega bodo skočile tudi zmogljivosti procesorjev, kot je na primer računanje s plavajočo vejico, kjer se pričakuje tudi do 100-odstotno izboljšanje, in to pri manjši porabi električne energije. Prav tako naj bi bilo mogoče, da bi jedra opravljala različna opravila, eno ali več teh bi opravljalo funkcijo grafičnega procesorja ali koprocesorja.

Da pa bi lahko bilo v enem procesorju več kot 32 jeder, kar je po neki definiciji razlika med večjedrnim in mnogojedrnim procesorjem, morajo biti jedra manjša in preprostejša, saj sama 22-nanometrska tehnologija tega ne omogoča.

Veliko jeder že v teoriji obljublja drastično povečanje hitrosti procesiranja, s tem pa tudi hitrosti računalnika. Da pa bi zadeva res delovala, bodo morali izboljšati tudi sisteme nitenja, to pomeni, da bodo jedra pravočasno dobila potrebne podatke iz veliko počasnejšega pomnilnika in ne bodo polovico časa čakala nanje. Intel je napovedal več jeder za naslednje leto, toda njihovo število naslednje leto zagotovo ne bo preseglo 32. Verjetnejša številka je polovico manjša. Ti procesorji bodo hitrejši od današnjih, a spet ne toliko, da bi lahko govorili o občutnem izboljšanju stanja. Prav tako pa je o mnogojedrnem procesorju še veliko neznank, saj so lahko jedra v teoriji enaka ali različna, lahko so v enem procesorskem ohišju ali v več ohišjih in le navzven delujejo kot en procesor. Ne moremo pa niti mimo tega, da morajo biti taki procesorji podprti s strani operacijskih sistemov in aplikacij, torej lahko spet pričakujemo večletno postopno uvajanje. Najprej v dragih sistemih, nato pa počasi po cenovni lestvici navzdol.

UPOR S SPOMINOM

Elektronika je lahko zelo preprosta, saj vsako vezje ali čip sestavljajo trije osnovni pasivni elementi – upora, kondenzatorja in tuljave. Četrti pasivni element je bil teoretično znan, vendar je trajalo štirideset let, da je HP-ju leta 2006 uspelo izdelati element, katerega obstoj je leta 1971 napovedal Leon Chua. In to je memristor. Ta obeta zanimive električne lastnosti. Je namreč stikalo, mogoče pa ga je uporabiti tudi kot element, ki prepušča ali pa ne prepušča električnega toka. V primerjavi s tranzistorjem, ki ima v funkciji stikala le dve stanji (0 ali 1), je memristor dokaj preprosto mogoče »nastaviti« na različne nivoje električne upornosti, te »nastavitve« pa tudi obdrži, dokler jih ne spremenite, in to tudi če ni priključen na napajanje! Če smo zelo preprosti, je memristor nastavljiv električni upor, ki mu je upornost moč spreminjati z električnim tokom namesto z mehanskim delom (vrtenjem), kot to počnemo pri potenciometru.

Prvi izdelan memristor sestavljata dve plasti titanovega dioksida, stisnjeni med dva kovinska kontakta. Ena plast ima normalno razmerje titanovih in kisikovih atomov, druga plast pa ima manj kisikovih atomov. »Pomanjkanje« kisikovih atomov povzroči »praznino« v snovi, ki je odgovorna za spremembo njenih električnih lastnosti. Običajno je namreč titanov dioksid izolator, ki preprečuje prehod elektronov (električni tok). Snov, v kateri manjkajo kisikovi elektroni, pa elektrone rade volje prepušča. Ko je memristor tak, kot smo ga opisali, je »zaprt« oziroma v stanju nič, v katerem toka ne prepušča, torej je električno neprevoden oziroma so obnaša kot upor z neskončno upornostjo. To lastnost spremenijo tako, da na kovinske kontakte »priključijo« pozitivno napetost. Takrat začnejo kisikovi atomi prehajati iz ene plasti v drugo – iz tiste, kjer jih je dovolj, v tisto, kjer jih primanjkuje. Rezultat je, da sta zdaj omenjena »praznina« oziroma pomanjkanje kisikovih atomov prisotna v obeh plasteh, zato ves element ni več neprevoden, temveč prevoden, a z določenim električnim uporom. Kisikove atome na svoje prvotno mesto spravijo tako, da na kontakte »priključijo« negativno napetost. Kolikšna bo dejansko nastavljena upornost memristorja, je odvisna od časa »nastavljanja« z negativno oziroma pozitivno napetostjo.

Memristorji so najprej predvideni kot zamenjava bliskovnih (flash) pomnilnikov, saj so hitrejši, energetsko varčnejši in manjši, torej lahko na enaki površini hranijo več podatkov. Pozneje pa lahko zamenjajo tudi druge tipe elektronskih pomnilnikov, pri katerih posamezne spominske celice vsebujejo vsaj dva, raje pa več tranzistorjev. Memristor je namreč že v osnovi manj zapleten kot tranzistor, zaradi sestave pa jih je mogoče v čipu postavljati tudi enega na drugega (gradnja čipa v treh dimenzijah). Omenjamo ga zato, ker se bo verjetno o njem naslednje leto veliko govorilo, prvi izdelek na njegovi osnovi pa je predviden za leto 2013. Tako vsaj trdita podjetji HP in Hynix, ki sta v ta namen sklenili partnerstvo. Memristor ima potencial za malo revolucijo. Če se bo obnesel, bo zelo verjetno postal bistveni sestavni del ne le pomnilnika v obliki prenosnih naprav, ampak lahko po napovedih zamenja tudi bliskovne pomnilnike v vseh različicah, tudi diskih SSD, lahko pa postane sestavni del tudi prihodnjih procesorjev, in ne zgolj pomnilnikov.

Moj mikro, november 2010 | Jan Kosmač |