#чтиво | Как Facebook и Google изменят процессоры Intel

Как сильно пользователи и рынок влияют на изменения архитектуры процессоров? В долгосрочной перспективе конъюнктура рынка может играть такую же ключевую роль, как переломный в истории переход от одноядерных процессоров к многоядерным или создание архитектуры x86.

Компания Intel больше не диктует условия и при создании новых процессоров и архитектур берет во внимание интересы таких компаний, как Google, Facebook и Amazon, которые в последнее время играют очень важную роль в развитии технологий и аппаратного обеспечения.

Чтобы понять значение этих перемен, следует пристально посмотреть как развивался рынок процессоров на протяжении последних нескольких десятилетий.

В середине 1980-х годов компания Intel быстро подмяла под себя рынок настольных компьютеров, а в середине 1990-х вслед за рынком настольных ПК она съела рынок центров обработки данных. Очевидно, что успехи процессорного гиганта были обусловлены тесными партнерскими отношениями с клиентами. В конце 1990-х годов состоялся дебют оперативной памяти типа RDRAM, микропроцессоров Itanium и архитектуры NetBurst – технологии, более нацеленные на заполнение пробела в нижнем ценовом сегменте рынка, нежели на удовлетворение потребностей пользователей, которые приобрели их.

Конкуренция со стороны AMD, ценовые заговоры на рынке памяти DRAM и открытие, сделанное Робертом Деннардом из IBM, которое носит название условие масштабирования MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor), вынудили Intel рассмотреть новые альтернативы в лице многоядерных продуктов и подхода More-than-Moore. Данный подход определяется Международным планом по развитию полупроводниковой технологии (ITRS) как попытка создать категорию устройств, объединяющих в себе различные возможности, которые не обязательно следуют закону Мура, но предоставляют ценность для конечного потребителя. Другими словами, вместо привычной концентрации сил над разработкой одного CPU, как компонента, который наделяет систему новыми возможностями и открывает новые границы, подход More-than-Moore гласит о важности интеграции и эффективности каждого компонента. Придерживаясь традиционного подхода More-Moore, при условии освоения более тонких норм техпроцесса, мир получит новые возможности выполнять вычисления, в то время как подход More-than-Moore связан с возможностями взаимодействия с пользователями и окружением.

Работа с компаниями, в распоряжении которых находятся крупные дата-центры, наталкивает на открытие новых возможностей, которые выходят за рамки простого масштабирования компонентов в погоне за производительностью и энергоэффективностью. Нельзя сказать, что роль компаний HP, Dell и IBM на рынке серверов малозначима, но успешность Facebook, Amazon и Google, которые ориентируются на клиентов и их индивидуальные потребности, в последнее время поражает больше.

На данный момент не ясно, каким образом компания Intel настроит свои продукты под нужды Facebook, Amazon и Google. Легко представить себе, как Intel разрабатывает мощные процессоры с высоким показателем TDP или маломощные чипы для большинства, но сотрудничество с этими тремя гигантами существенно отличается от привычных задач процессорного гиганта. Вице-президент Facebook по дизайну оборудования и цепочкам поставок Фрэнк Франковский (Frank Frankovsky) ранее сообщил, что компания достаточно тесно работает с Intel.

«От того, насколько доступно мы сможем объяснить поставщикам оборудования каким образом работает ПО, зависят их технологические роадмапы и долгосрочные цели. Мы оказываем влияние на проектирование микроархитектур и процессоров, но только таким образом можно донести ключевые изменения к большинству пользователей», — сказал Фрэнк Франковский.

Данные тенденции можно назвать результатом развития так называемого феномена «темного кремния». Стоит отметить, что исторически сложились две формулировки закона Мура. Первоначальный вариант закона Мура гласит, что количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца. Позже закон Мура был немного скорректирован благодаря открытию Роберта Деннарда, о котором упоминалось выше. Условие масштабирования MOSFET говорит, что при уменьшении размеров транзисторов параметры производительности улучшаются, а потребляемая мощность снижается.

Закон Мура по-прежнему все еще действует, а вот условие масштабирования Деннарда уже нет. Как результат, удвоить количество транзисторов и остаться при этом в пределах заданного значения потребляемой мощности все труднее. Со временем, которое уходит, актуальность данной проблемы растет все больше. На данный момент обойти данную проблему можно благодаря специальному кремнию с низкой плотностью.

Компания Intel в свою очередь пытается повысить энергоэффективность процессорных ядер благодаря сокращению потерь, возникающих при доставке электричества. Суть технологии Intel NTV (Near Threshold Voltage) заключается в переключении транзисторов из одного состояния в другое при напряжении, близком к пороговому. Компания AMD также заявила о подготовке некоторых проектов под заказ, но, скорее всего, руки «бело-зеленых» в настоящее время связаны по причине полной отдачи работе над новыми игровыми консолями Xbox 720 и PS4. Можно не сомневаться, что TSMC и GlobalFoundries не стали бы отказываться от разработки аппаратной основы для Facebook, но у них нет таких возможностей как у Intel, чтобы создать все с нуля. Присмотревшись в сторону однокристальных систем Intel Atom нового поколения , созданных по нормам 22-нм технологического процесса, сложно сказать какие именно модели являются результатом сотрудничества с новыми партнерами, но можно с большой уверенностью заявить, что многие из них.

Комментарии компании Facebook подразумевают, что за то время пока процессорный гигант работает вместе с самой крупной социальной сетью в мире с целью реализации новых возможностей, не все функции получат статус эксклюзивных. Другими словами, компания Intel могла добавить поддержку набора инструкций AES-NI в новые процессоры Atom, поскольку несколько клиентов заинтересованы в данных возможностях, но она всеми силами скрывает это. На данный момент ни одна из компаний не проявляет желания описать основные направления совместной работы. Стоит отметить, что позиция компании Intel, которая заключается в изготовлении процессоров под заказ для новых типов клиентов, более чем ясна.

OEM-производители серверов и ПК по-прежнему играют важную роль в распространении аппаратного обеспечения, но компании Facebook, Google или Amazon могут помочь процессорному гиганту увидеть потребности пользователей в долгосрочной перспективе. Это поможет компании Intel в битве с производителями процессоров архитектуры ARM. Несмотря на то, что официального соглашения между перечисленными выше компаниями мир не видел, можно с большой долей вероятности утверждать – крупные компании принимают непосредственное участие в создании конечного продукта.