Гонки кремниевых квадриг

В итальянской столице возрождаются бывшие необыкновенно популярными в Древнем Риме гонки на квадригах — двухколесных колесницах, запряженных четверкой лошадей. Даже статуи императоров изображались в виде возниц таких квадриг. На ней, кстати, стоит и Аполлон на самом верху Большого театра в Москве.

Состязания проходили три дня, начиная с 17 октября 2009 года. Именно в эти дни подобные гонки проходили в античности. В состязании приняли участие возницы со всего мира. Гонки прошли на территории Цирка Максимус, и ранее используемого для проведения древнейшей "Формулы-1". По предварительным подсчетам, за красочным действием наблюдали около 35 тыс. зрителей.

А вот на российских ипподромах до сих пор практикуются гонки только на одной лошади. Нечто подобное происходит и в мире компьютерных процессоров: еще пять лет назад все производители "нахлестывали" одноядерные процессоры, повышая и повышая частоту их работы, но одумались и перешли на многоядерные кремниевые "упряжки". Сейчас популярнее всего четырехъядерные «кремниевые квадриги». Давайте разберемся почему.

Прежде всего, даже самый мощный одноядерный процессор нельзя разгонять бесконечно — он начинает перегреваться. Но пользователю требуется все больше и больше мощности. Мы упираемся в неразрешимый (на первый взгляд) тупик. Кроме того, на современных компьютерах параллельно начинает считаться все большее количество задач. Вот и получается, что многоядерные процессоры — необходимое условие удовлетворения наших ожиданий, что компьютеры будут делать все больше работы для нас. Результаты опроса, проведенного компанией Harris Interactive по заказу корпорации Intel, показали, что 9 из 10 пользователей сталкивались с проблемами, запуская одновременно несколько приложений с высокой интенсивностью вычислений. Среди этих проблем отмечались зависание компьютера, временные задержки, отключение функций, задержки обновления экрана, а также ухудшение качества воспроизведения звука. Домашним пользователям уже давно надоели эти ожидания, и такие проблемы приводят их в замешательство. Для корпоративных пользователей эти несколько секунд ожидания складываются в минуты, часы, дни, недели, месяцы и года, отнимая рабочее время сотен и тысяч работников, снижая производительность и уменьшая практический результат.

Чтобы работа таких приложений стала возможной на массовых ПК, необходимо принять в рассмотрение три важных условия: производительность, энергопотребление и формфактор. Понятно, что объединение сотен отдельных процессоров в кластеры, как это принято в системах высокопроизводительных вычислений, неосуществимо в массовых ПК. Дополнительные сокеты для процессоров, сами процессоры, соответствующие наборы микросхем слишком дороги и занимают слишком много места. Но преимущества параллельных вычислений настолько высоки, что игнорировать их нельзя. Именно поэтому корпорация Intel в настоящее время возглавляет разработку многоядерных платформ, которые сделают высокопроизводительные вычисления на массовых ПК реальностью.

Многоядерные вычисления — долговременная стратегия корпорации Intel, которая была принята еще пятнадцать лет назад. В 1994 году корпорация Intel внедрила в массовое производство параллелизм на уровне команд, выпустив процессор Intel Pentium. Параллелизм на уровне команд заключается в том, что в одном потоке вычислений команды декодируются, выполняются параллельно, а затем результаты их выполнения выстраиваются в прежнем порядке. Появление в 2002 году технологии Hyper-Threading (HT) ознаменовало приход многопоточного параллелизма, что позволило выполнять разные потоки многопоточных приложений одновременно на одноядерном процессоре. Тестирования производительности, проведенные корпорацией Intel, показали, что на процессорах с технологией HT скорость работы некоторых приложений повышается на 30%. Теперь, взяв курс на многоядерные платформы, корпорация Intel стала лидером в переходе на многопоточные и параллельные вычисления на массовых ПК, обеспечив возможность полного распараллеливания обработки потоков на нескольких вычислительных ядрах одного процессора.

Управляемость и безопасность

Многоядерные процессоры Intel предоставляют расширенные возможности для управления и обеспечения безопасности. Различным ядрам можно назначить разные задания, при этом на одном могут работать управляющие или защитные приложения, а на остальных выполняться основные вычисления. ИТ-персонал может использовать эти возможности для обеспечения или повышения качества обслуживания в многозадачной среде, а также при большой загрузке. Наличие выделенных вычислительных ядер позволяет повысить надежность решений для управления и обеспечения безопасности, а также сделать их независимыми от других операций обработки, выполняемых в одно и то же время. В результате во время одновременной работы нескольких управляющих или профилактических программ, таких как антивирусная проверка, обновление ПО, проверка конфигурации или запрос на инвентаризацию, время отклика сервера на запросы клиентских систем не увеличивается. Можно даже запустить несколько экземпляров операционной системы без снижения производительности.

Переход к предприятию, ориентированному на услуги

Для того чтобы получить преимущества от глобального сотрудничества, ведения бизнеса в реальном времени, а также от увеличения производительности благодаря повышению мобильности сотрудников, предприятие должно ориентироваться на услуги. Это значит, что от управления отдельными ресурсами — устройствами, программами и базами данных — необходимо перейти к комплексным услугам и технологии, которые станут основой вашего бизнеса и в конечном итоге принесут прибыль вашим клиентам или конечным пользователям. Для того чтобы достичь этой цели, необходимо внедрение комплекса инновационных бизнес-процессов, поддерживаемых в высшей степени модульной и управляемой ИT-инфраструктурой, основанной на аппаратных и программных компонентах на базе отраслевых стандартов. Эти бизнес-процессы должны стать взаимодополняющими, взаимодействующими услугами, работающими через стандартные веб-протоколы. Многоядерные процессоры Intel при таком переходе становятся основными компонентами. Они обеспечивают высокую пропускную способность, которая необходима для одновременного выполнения нескольких транзакций, а также повышают оперативность оказания услуг во всех областях, от заключения сделок в реальном времени до автоматического управления ресурсами.

Преимущества многоядерности

Согласитесь, что сегодня возможности компьютеров гораздо больше, чем десять лет назад — во всем, начиная от воспроизведения видео и фотографий и до игр и музыки. Начинают разрабатываться новейшие цифровые технологии для таких областей, как, например, здравоохранение, да и другие цифровые устройства также нуждаются в обновлении. Многоядерные процессоры — важнейшие компоненты этих совершенно новых технологических платформ.

Повсеместная связь

По мере того как новые беспроводные телекоммуникационные технологии, такие как IP-телефония и сети WiMAX, проникают в наши офисы и дома, а пропускная способность сетей продолжает расти, обработка огромного количества пакетов данных не должна влиять на скорость работы основных приложений. Многоядерные процессоры помогут справиться с этой задачей. Обработкой сетевых пакетов будет заниматься одно или несколько ядер, в то время как остальные будут выполнять другие приложения. В результате повысится производительность как фоновых телекоммуникационных задач, так и ваших приложений.

Повышение производительности

Многоядерные процессоры продолжают тенденцию последней четверти века — постоянное повышение производительности компьютеров и уменьшение потребляемой мощности. Как производительность компьютера влияет на продуктивность работы? Представьте, что вы — художник-полиграфист и работаете с программой Adobe PhotoShop или Illustrator. Сэкономив несколько секунд здесь, несколько минут там, вы сможете реализовать новые идеи в условиях жесткого графика работы.

Малое время реакции системы сокращает ожидание и степень вашей неудовлетворенности работой, когда необходимо выполнить последовательность разных задач. Для таких людей, как, например, биржевые маклеры, поговорку "время — деньги" можно применить в прямом смысле. Если их компьютер станет обрабатывать информацию быстрее, они смогут быстрее и более взвешенно принимать инвестиционные решения и быстро совершать покупки и продажи.

Повышенные возможности многозадачной обработки

Сегодня время реакции компьютеров существенно возрастает, когда мы пытаемся запустить одновременно много задач с высокой интенсивностью вычислений. Попытайтесь, например, во время антивирусной проверки переключиться на текстовый процессор и набрать несколько букв. В течение нескольких секунд вы ничего не увидите. Через какое-то время, конечно, эти буквы появятся на экране. Эти замедления работы в многозадачном режиме — плата за фоновые задачи (антивирусная проверка, фильтрация спама, обновления ПО и драйверов, архивирование файлов, автоматическая проверка почтового ящика и т. п.), которые мы запускаем на своем компьютере. При работе приложений, требующих действительно высокой интенсивности вычислений, например при обработке видео или при запуске современных игр, выполнение других задач на ПК сильно затрудняется. При выполнении некоторых задач, например при записи DVD, советуют вообще не запускать никаких других приложений.

По мере того как разрабатывается все больше ПО для параллельной обработки, а многоядерные платформы получают широкое распространение, эти проблемы производительности исчезают. Более того, с появлением реальной многозадачности выигрыш в производительности станет гораздо больше. Например, на одном и том же ПК смогут работать два человека, находящихся в разных комнатах. Один, например, будет играть в игру с захватывающим сюжетом, а другой — записывать видео с цифровой камеры и редактировать любительский видеофильм о недавнем отпуске.

Все больше устройств в нашем доме становятся цифровыми, поэтому возрастают потребности в создании таких операционных систем для компьютеров, которые смогли бы управлять всеми этими устройствами. "Обязанности" типичного развлекательного ПК, который сейчас только управляет и обменивается мультимедийной информацией, существенно возрастут. Жизнь в цифровом доме будет во многом зависеть от возможностей многозадачной работы многоядерных процессоров и от их способностей управлять всем комплексом устройств — телевизорами, стереосистемами, видеокамерами, а также другими устройствами и приспособлениями в цифровом доме.

Нереальная реальность игр

Многоядерные процессоры позволяют разработчикам игр разделять задачи между разными ядрами. Дополнительные вычислительные мощности процессора дают разработчикам большую степень свободы для создания полноценной графики, физики, а также функций искусственного интеллекта. Например, при работе алгоритма воспроизведения фотореалистичной графики, требующего огромной вычислительной мощности, можно использовать одно или несколько специализированных ядер для рендеринга в реальном времени.

Кроме качества изображения, выразительность игре могут придать встроенные в нее расширенные функции искусственного интеллекта. Например, сегодня искусственный интеллект противника ограничен только возможностью нахождения пути. Он достаточно хорошо может найти маршрут из одной точки в другую, но не обладает тем уровнем интеллекта, которого можно было бы ожидать от живого соперника. В будущем разработчики игр смогут использовать преимущества многоядерных процессоров, выделив одно или несколько ядер для обработки графики, а остальные будут выполнять функции искусственного интеллекта. Это позволит создавать в высшей степени реалистичные игры.

Заключение

В области многоядерных платформ корпорация Intel впереди всех. В то время как объемы и сложность данных вокруг нас непрерывно растут, важность этих многоядерных платформ все более повышается. Они помогут работать коммерческим компаниям, государственным организациям, появятся в наших домах и организуют наш досуг. Многоядерные платформы станут стимулом для разработки новых приложений, которые принесут преимущества во всех областях — от медицины до ИТ, от цифрового офиса до цифрового дома, от мобильных решений до новейших игр. Только представьте, что через десять лет или около того появится возможность держать на ладони компьютер с сотнями вычислительных ядер, обладающий мощностью современных суперкомпьютеров и укомплектованный приложениями, охватывающими все стороны деятельности пользователя. Что вы сможете сделать с его помощью? Или лучше поставить вопрос так: что вы не сможете сделать с его помощью?

Александр Семенов

Новости партнеров: