Çfarë janë Çipet e CPU?

Historikisht CPU-të kanë rritur me shpejtësi performancën në përputhje me “Ligjin e Moores” jozyrtar. Ligji i Moore-it është një vëzhgim që numri i transistorëve në procesorë, dhe kështu fuqia përpunuese e procesorëve, dyfishohet afërsisht çdo dy vjet.

Ligji i Moore u mbajt mjaft i qëndrueshëm për dekada që kur u vendos për herë të parë në 1965, kryesisht për shkak të prodhuesve të procesorëve që bënin përparime të vazhdueshme në atë se sa të vegjël mund t'i bënin transistorët. Zvogëlimi i madhësisë së tranzistorit të procesorit rrit performancën sepse më shumë transistorë mund të futen më pas në një hapësirë ​​më të vogël dhe sepse komponentët më të vegjël janë më efikas në energji.

Ligji i Moore ka vdekur

Megjithatë, realisht, ligji i Moore nuk do të qëndronte kurrë përgjithmonë, pasi bëhet gjithnjë e më e vështirë tkurrja e komponentëve sa më të vogla të bëhen. Që nga viti 2010, në shkallën 14 dhe 10 nanometër – kjo është 10 miliarda e metrit – prodhuesit e procesorëve kanë filluar të arrijnë në kufirin e asaj që është fizikisht e mundur. Prodhuesit e procesorëve kanë luftuar me të vërtetë që të vazhdojnë të zvogëlojnë madhësinë e procesit nën 10 nm, megjithëse që nga viti 2020 janë në dispozicion rreth 7 çipa nm dhe çipat 5 nm janë në fazën e projektimit.

Për të luftuar mungesën e tkurrjes së procesit, prodhuesit e procesorëve u është dashur të përdorin metoda të tjera për të vazhduar rritjen e performancës së procesorit. Një nga këto metoda është thjesht krijimi i procesorëve më të mëdhenj.

Rendimenti

Një nga problemet me krijimin e një procesori tepër kompleks si ky është se rendimenti i procesit nuk është 100%. Disa nga përpunuesit që prodhohen janë thjesht të gabuar kur janë bërë dhe duhet të hidhen tutje. Kur bëni një procesor më të madh, sipërfaqja më e madhe do të thotë se ka një shans më të lartë që çdo çip të ketë një defekt që kërkon që ai të hidhet.

Përpunuesit bëhen në grupe, me shumë përpunues në një vaferë të vetme silikoni. Për shembull, nëse këto vaferë përmbajnë mesatarisht 20 gabime secila, atëherë afërsisht 20 përpunues për vaferë do të duhet të hidhen tutje. Me një dizajn të vogël CPU, mund të ketë, të themi njëqind procesorë në një vaferë të vetme; humbja e 20 nuk është e mirë, por një rendiment prej 80% duhet të jetë fitimprurës. Megjithatë, me një dizajn më të madh, nuk mund të vendosni aq shumë procesorë në një vaferë të vetme, me ndoshta vetëm 50 procesorë më të mëdhenj që vendosen në një vaferë. Humbja e 20 nga këto 50 është shumë më e dhimbshme dhe ka shumë më pak gjasa të jetë fitimprurëse.

Shënim: Vlerat në këtë shembull përdoren vetëm për qëllime demonstrimi dhe nuk janë domosdoshmërisht përfaqësuese të rendimenteve të botës reale.

Çipkatë

Për të luftuar këtë problem, prodhuesit e procesorëve kanë ndarë disa nga funksionalitetet dhe komponentët në një ose më shumë çipa të veçantë, megjithëse ato qëndrojnë në të njëjtën paketë të përgjithshme. Këto çipa të ndara janë më të vogla se sa do të ishte një çip i vetëm monolit dhe njihen si "Chiplets".

Çdo chiplet individual as nuk ka nevojë të përdorë të njëjtën nyje procesi. Është plotësisht e mundur që të keni të dy çipet me bazë 7 nm dhe 14 nm në të njëjtën paketë të përgjithshme. Përdorimi i një nyje të ndryshme procesi mund të ndihmojë në kursimin e kostove, pasi është më e lehtë të bëhen nyje më të mëdha dhe rendimentet janë përgjithësisht më të larta pasi teknologjia është më pak e avancuar.

Këshillë: Nyja e procesit është termi që përdoret për t'iu referuar shkallës së transistorëve që përdoren.

Për shembull, në CPU-të e serverëve EPYC të gjeneratës së dytë të AMD, bërthamat e procesorit të CPU-së ndahen në tetë çipe të veçanta, secili duke përdorur nyjen e procesorit 7 nm. Një çiplet i veçantë nyje 14 nm përdoret gjithashtu për të përpunuar hyrjen/daljen ose hyrjen/daljen e çipletave dhe paketën e përgjithshme të CPU-së.

Intel është duke projektuar disa nga CPU-të e saj të ardhshme që të kenë dy çipa të veçantë të procesorit CPU, secila prej të cilave funksionon në një nyje të ndryshme procesi. Ideja është që nyja më e vjetër më e vjetër mund të përdoret për detyra me kërkesa më të ulëta fuqie, ndërsa bërthamat më të reja të CPU-së me nyje më të vogla mund të përdoren kur nevojitet performanca maksimale. Dizajni duke përdorur një nyje të përpunimit të ndarë do të jetë veçanërisht i dobishëm për Intel, i cili ka luftuar për të arritur rendimente të pranueshme për procesin e tij 10 nm