В этом году главный индикатор прогресса вычислительной техники – закон Мура – официально объявили «мертвым». Об этом в феврале вышла статья в авторитетном научном журнале Nature. Но оказалось, что посмертная жизнь закона Мура довольно странная.
Закон Мура – это маркетинговое наблюдение, согласно которого в микросхемах каждые два года увеличивается вдвое количество транзисторов. Именно благодаря этому годами каждое новое поколение процессоров было существенно продуктивнее, чем предыдущее. Сегодня темпы замедлились, и 5-летние ноутбуки выполняют офисные задачи так же быстро, как новые гаджеты.
Эксперты уже давно пророчили смерть закона Мура, пока журнал Nature не поставил окончательную точку. Но за последний месяц в кремниевой индустрии произошло много интересного:
- Intel представила новое поколение процессоров, которое ненамного быстрее прежнего;
- Intel задерживает переход на технологический процесс 10 нанометров;
- новый чип Apple A10 внутри iPhone 7 стал одним из самых быстрых процессоров;
Эксперты склоняются к мысли, что в нынешнем застое в процесоростроении виноваты не только физические ограничения, но и Intel. Она длительное время продвигала единый подход: больше транзисторов и уменьшение их размера. Это позволило нам иметь почти тридцать лет развития процессоров общего назначения в дуэте с Windows – его еще называют Wintel.
Тем временем, пять лет развития между iPhone 4S и iPhone 7 в Apple пытались получить полный контроль над кремниевыми компонентами. Новое поколение систем на чипе с фирменной буквой A выходили каждые два года и давали существенное увеличение производительности. В целом за пять лет процессоры серии А стали быстрее почти в 12 раз:
Отличие подхода Apple от Intel в том, что первая не увеличивала производительность за счет роста количества транзисторов. Вместо этого она фокусируется только на тех транзисторах, которые нужны в ее смартфонах и планшетах. Хотя новый A10 имеет четыре ядра с архитектурой ARM big.LITTLE, чип Apple одинаково продуктивно работает под нагрузкой и при обработке ядра iOS.
Что Apple A10 говорит о будущем
Последние 50 лет производительность процессоров росла бувально прыжками, породив глобальную технологическую индустрию. Сегодня подобное невозможно из-за того, что производители пришли к минимальным размерам транзисторов. Уменьшать их становится очень сложно и дорого, о чем свидетельствует задержка Intel с внедрением техпроцесса на 10 нанометров.
Но даже без замены кремния на что-то другое прогресс не остановится. Он только примет новую форму: программное обеспечение ближайшие десятилетия будет становиться аппаратным обеспечением. «Железо» станет настолько тесно связанным с софтом, что невозможно сказать, где заканчивается одно и начинается другое.
Подобной тесной интеграцией программных и аппаратных компонентов занимается не только Apple. NVIDIA, например, делает то же самое со своими видеочипами. Они сегодня способны не только формировать картинку, но и делать другие вычислительные операции. Последние ранее выполнялись программами на центральном процессоре. Среди таких функций – разделение кадров для левого и правого глаз в виртуальной реальности.
Софт становится «железом»
Переход программ в аппаратную часть позволяет «выжать» всю возможную производительность благодаря оптимизации. Раньше ее не нужно было делать, ведь можно было дождаться нового поколения процессоров, которое было бы значительно продуктивнее.
Миграция софта сегодня набирает обороты. В прошлом месяце журнал The Register сообщил, что Microsoft разрабатывает специальный процессор для своих очков дополненной реальности HoloLens. Чип имеет 24 ядра и обрабатывает все данные в 200 раз быстрее, чем предшественник – процессор общего назначения Intel Atom.
Процессор Hololens DSP будет изготавливаться по нормам 28 нанометров и работает эффективнее, чем использованный ранее Intel Atom x5-Z8100, что изготавливается по нормам 14 нанометров
В эру симбиоза софта и железа разработчикам понадобятся новые инструменты. Ведь написание кода будет также означать, что необходимо соединить процессоры в чипе. Вероятно, новые инструменты для программистов будут основаны на искусственном интеллекте.