Moderna processorer använder en mängd avancerade tekniker för att förbättra prestanda, effektivitet och kapacitet. Här är några av de senaste:
Arkitektoniska innovationer:
* Chiplets: I stället för en enda monolitisk form är processorer byggda av flera mindre matriser (chipletter) anslutna via sammankopplingar med hög bandbredd. Detta möjliggör enklare tillverkning, skalning till större kärnantal och blandning av olika typer av chiplets (t.ex. CPU, GPU, AI -accelerator). AMD:s Ryzen och Intels Foveros är exempel.
* heterogen integration: Byggprocessorer från olika komponenter utöver bara CPU -kärnor, inklusive specialiserade hårdvaruacceleratorer för AI (som tensorkärnor i Nvidia GPU:er eller matriskärnor i AMD GPU), maskininlärning och andra uppgifter. Detta möjliggör optimerad prestanda i specifika arbetsbelastningar.
* Avancerade cache -arkitekturer: Större, mer sofistikerade cachesystem med förbättrade datahantering och prefetching -tekniker för att minska minnesåtkomst latens. Detta inkluderar tekniker som delning av sista nivå cache (LLC) mellan kärnor och intelligenta cache -algoritmer för att förutsäga databehov.
* Förbättrad grenförutsägelse: Mer exakta och sofistikerade grenförutsägelseenheter för att minimera rörledningsbås och förbättra instruktionens exekveringseffektivitet. Dessa använder maskininlärningstekniker för att lära sig programbeteende.
* Förbättringar utanför beställningen: Sofistikerade algoritmer och hårdvara för att ordna instruktioner dynamiskt vid körning för att maximera parallellism och minska tomgångscykler.
* Datacentriska arkitekturer: Arkitekturer optimerade för att flytta och bearbeta data effektivt, ofta använder specialiserade hårdvaru- och minnesundersystem. Detta är avgörande för datakrävande applikationer som AI och Big Data.
Tillverkning och material:
* EUV -litografi (extremt ultraviolett): Möjliggör skapandet av otroligt små transistorer, vilket möjliggör högre transistordensitet och lägre kraftförbrukning. Detta är avgörande för att driva Moores lag.
* finfet- och gaafet -transistorer: 3D-transistorarkitekturer (FINFETS ersätts gradvis av grind-all-around FETS-GAAFETS) som erbjuder förbättrad kontroll över strömflödet, minskat läckage och högre prestanda vid lägre effekt.
* Avancerade förpackningstekniker: Tekniker utöver chiplets, inklusive 3D -stapling av matriser, för att ytterligare öka densitet och prestanda. Exempel inkluderar Intels Foveros och TSV (genomsilicon Vias) teknik.
Power Management:
* adaptiv spänning och frekvensskalning (AVFS): Dynamiskt justera spänningen och frekvensen för olika processorkomponenter baserat på arbetsbelastningen, maximera prestandan samtidigt som strömförbrukningen minimeras.
* Power Gating: Stäng helt av inaktiva delar av chipet för att spara energi.
* Intelligent kraftstater: Sofistikerad krafthantering säger att balansprestanda och strömförbrukning baserat på användningsmönster.
Programvara och hårdvara samdesign:
* Hårdvaruassisterad virtualisering: Förbättrat stöd för virtualiseringsteknologier, vilket möjliggör effektiv exekvering av flera virtuella maskiner samtidigt.
* Säkerhetsfunktioner på hårdvaranivå: Integrerade säkerhetsfunktioner, som pålitliga exekveringsmiljöer (Tees), för att skydda känsliga data från obehörig åtkomst.
Dessa är några av de viktigaste framstegen. De specifika teknikerna som används varierar beroende på tillverkaren, målmarknaden (t.ex. högpresterande datoranvändning, mobila enheter) och den specifika processorns designmål. Fältet utvecklas ständigt, med nya genombrott som dyker upp regelbundet.
