Det finns inga två sätt runt det: datorn saktar ner med åldern.

är

snabbare och mindre än någonsin tidigare - men processorns prestanda går inte enkelt framåt vid sin tidigare breakneck-takt. Vid ett tillfälle var 50 till 60 procent hoppar i år-till-år prestanda vanliga. Nu är 10-15 procent förbättringar normen. Lyckligtvis kan fem-plus-åriga datorer fortfarande ta itu med vardagliga uppgifter bara bra, så prestationsavmattningen är inte ett stort problem. Dessutom är det trevligt att inte behöva byta ut din dator varannan år under en ekonomi. Men tekniken går inte framåt genom att hålla sig till status quo. Framtiden behöver hastighet

! "Jag tror inte att det finns några ifs eller buts om detta. Heterogena arkitekturer är

framtidens sätt". Lyckligtvis Största namn i PC-processorer är inte nöjda med status quo. Chipmakare arbetar bråkigt för att lösa problemen som orsakas av en saktring av Moores lag och uppkomsten av kraftväggen, för att hålla prestandpedalen till metallen. Så vad är det för radikala tricks? ? Flera olika slag, faktiskt - och alla har stor potential för framtiden. Låt oss ta en titt bakom gardinen. Intel: Bygga på jättarnas axlar

Wikipedia / Wikimedia CommonsChip transistor räknas genom åren. (Klicka för att expandera.)

Kan vi kritisera dagens svåra prestationsvinster till en uppdelning i Moores lag? Inte riktigt. Moores legendariska linje kan ofta missbrukas för att prata om CPU-prestanda, men lagens bokstav kretsar kring antalet transistorer på en kretsfördubbling vartannat år.

Medan andra chipmakare har kämpat för att krympa transistorer och pressa fler av dem på ett chip, Intel-företaget Moore själv sammanfogade-har hållit takt med Moores lag sedan dess yttrande, en prestation som kan läggas vid fötterna till Intels lilla armé av ingenjörer. Inte bara några ingenjörer.

Smart

ingenjörer.

Eftersom transistorer blir tätt packade blir värme och energieffektivitetsproblem stora problem. Nu när transistorerna når nästan oändligt små storlekar - var och en av miljard-plus-transistorerna i Intels Ivy Bridge-chips mäter 22 nanometer (nm) eller ungefär 0,000000866 tum för att erövra dessa woes tar kreativt tänkande. "Det råder ingen tvekan om att det blir hård, säger Chuck Mulloy, teknisk chef för Intel, i en telefonintervju. "Verkligen verkligen svårt. Jag menar att vi är på atomnivå."

För att hålla framsteg a-rollin har Intel gjort några betydande förändringar av transistorernas basdesign tidigare årtionde. Under 2002 meddelade företaget att det bytte till så kallat "ansträngt kisel", vilket ökade chipprestandan med 10 till 20 procent genom att deformera strukturen av kiselkristaller något.

Mo-power betyder dock mo-problem. Specifikt, som transistorer fortsätter att krympa, de lider av ökad elektron "läckage", vilket gör dem betydligt mindre effektiva. Två senaste tweaks bekämpar läckaget på nya sätt. Utan att bli för geeky, började företaget genom att byta ut transistorernas vanliga kiseldioxidisolatorer till förmån för effektivare "high-metal-gate" -isolatorer under övergången till 45nm tillverkningsprocess. Det låter enkelt, men det var faktiskt en stor sak. Det följdes av en ännu mer monumental förändring, med introduktionen av "tri-gate" eller "3D" -transistorteknologi i Intels nuvarande Ivy Bridge-flis. IntelAn-bild som jämför flödet av elektroner genom plan (vänster) och tri- gate (höger) transistorer. Elektronerna i tri-gate transistorer strömmar på vertikalplanet, jämfört med det platta flödet av traditionella plana transistorer.

Traditionella "plana" transistorer har ett par "grindar" på vardera sidan av kanalerna som bär elektroner. Tri-gate transistorer splittrade det tvådimensionella tänkandet med tillägg av en tredje grind

över

kanalen, som förbinder de båda sidogaten. Designen förbättrar effektiviteten genom att minska läckage samtidigt som energibehovet sänks. Återigen låter det enkelt, men tillverkning av tredimensionella transistorer kräver

enorm

teknisk precision. För närvarande är Intel den enda chip-tillverkaren med 3D-transistorer. Så vad är nästa för Intel? Företaget säger inte. Faktum är att Mulloy säger att någon teknik som företaget kan använda som använder sig av nästa extrema ultrafiolett litografitillverkningsprocess, går in i ett "black hole" år innan Intel introducerar det i sina marker. Men han betonade att de tidigare förbättringar som diskuterats ovan inte bara slutar när de presenteras för allmänheten. "Folk tenderar att tänka" Intel använde det här, nu är de på nästa sak "," Mulloy sa. "Strained kisel gick inte bort när vi lade till möjligheterna till high-metal gate. Högkvalitets metallport gick inte bort när vi gick till tri-gate transistorer - vi bygger fortfarande och förbättrar det. Vi" åter i den fjärde generationen av ansträngt kisel, den tredje generationen av högkalimetallporten, och våra kommande 14nm-marker kommer att bli andra generationens tri-gate. " Den bästa chiptekniken där ute blir bara bättre, i andra ord.

Åh, och för vad det är värt, tror Intel att Moores lag fortsätter att vara oförskämd för minst ytterligare två transistor-krympande generationer.

AMD: Parallell beräkning hela vägen

Intel är dock inte den enda chipmakaren i stan. Istället för att satsa rent på förbättringar av transistortekniken anser rivaliserande AMD att framtidens prestanda hänger på att klippa CPU: n lite slarv genom att överföra en del av arbetsbelastningen till andra processorer som kan passa bättre för specifika uppgifter. Grafikprocessorer, till exempel

rök genom uppgifter som kräver en mängd samtidiga beräkningar, t.ex. lösenordsprickning, Bitcoin-gruvdrift och många vetenskapliga användningsområden. Har du någonsin hört talas om parallell databehandling? Det är vad vi pratar om.

AMDDesign av en AMD APU byggd enligt HSA-standarder.

"Att gå in i mindre noder på transistorsidan ökar [CPU] prestanda med 6 till 8 till kanske 10 procent, år till år ", säger Sasa Marinkovic, en ledande tekniksignalstillverkare på AMD. "Men att lägga till en GPU med GPU-beräkningskapacitet ger mycket större vinster. Till exempel för Internet Explorer 8 till IE9 var prestationsökningen 400 procent-

fyra gånger

resultatet av den föregående generationen, och det är allt tack vare [IE9] GPU-acceleration. "

" Vi ser den typen av prestationssteg som spelas inom dagens kraftkuvert, eller du kan kraftigt sänka kraftkuvertet och se samma prestanda [du har idag], säger Marinkovic. AMD har blivit inriktad mot en heterogen systemarkitektur, eftersom metoden för att fördela arbetsbelastningen bland flera processorer på ett enda chip kallas i dess populära accelererade processorer, eller APUer, inklusive den som driver den kommande PlayStation 4 spelkonsolen. APU: er innehåller traditionella CPU-kärnor och en stor Radeon-grafikkärna på samma form, som visas i blockschemat ovan. CPU och GPU i AMDs nästa generations Kaveri APU-enheter kommer att dela samma minnesminne, slita raderna ännu mer och erbjuda ännu snabbare prestanda. AMD är inte den enda chipmakaren som stöder tanken om parallell databehandling. Företaget var grundare av HSA Foundation, ett konsortium av toppchipstillverkare - om än sans Intel och Nvidia - som arbetar tillsammans för att skapa standarder som förhoppningsvis skulle göra programmering för parallell databehandling enklare i framtiden.

Det är bra att branschledande företag utgör ryggraden i HSA-stiftelsens vision, för att för att den stora heterogena framtiden för parallell databehandling ska kunna komma fram, måste program och applikationer skrivas specifikt för att dra nytta av hårdvara mönster.

HSA Foundation

"Programvaran är nyckeln", medger Marinkovic. "När du tittar på APUer med [full HSA-kompatibilitet] och utan full HSA måste programvaran ändras. Men det kommer att bli en förändring till det bättre … Var vi vill komma till är kod-en gång och använd överallt. du har HSA-arkitekturen i alla dessa olika HSA Foundation-företag, förhoppningsvis kommer du att kunna skriva ett program för en dator och köra den på din smartphone eller surfplatta med några små tweaks eller kompilering. " Du kan redan hitta en applikation processgränssnitt (API) som möjliggör parallell GPU-databehandling, såsom Nvidias GeForce-centrerade CUDA-plattform, DirectCompute API bakas i DirectX 11 på Windows-systemet och OpenCL, en öppen källkodslösning som hanteras av Khronos-gruppen. Stöd för hårdvaruacceleration plockar upp bland mjukvaruutvecklare, även om de flesta programmen hanterar intensiv grafik på något sätt. Internet Explorer och Flash är till exempel på bandwagon. Bara förra veckan meddelade Adobe att det var att lägga till OpenCL-stöd för Windows-versionen av Premiere Pro. Enligt representanter kan användare med AMD-diskret grafikkort eller APUer klara sig på den GPU-accelerationen för att redigera HD och 4K-videor i realtid, eller exportera videoklipp upp till 4,3 gånger snabbare än den grundläggande nonaccelererade programvaran.

"I tror inte att det finns några ifs eller buts om detta, säger Marinkovic. "Heterogena arkitekturer

är

framtidens sätt".

OPEL: Så länge, kisel, hej, galliumarsenid!

Men är den framtiden baserad på kiselteknologi, som dagens datasystem är?

Definitivt, på kort sikt. Definitivt inte på sikt. Någon gång i framtiden-experter vet inte exakt när-kisel kommer att nå sina gränser och kommer helt enkelt inte att kunna skjutas längre. Chip-tillverkare måste byta till ett annat material. MITVisningen av en indium galliumarsenidtransistor tillverkad av MIT-forskare. Den dagen är långt ifrån, men forskare utforskar redan alternativ. Grafenprocessorer får mycket hype som en potentiell kisel-efterföljare, men OPEL Technologies tror framtiden ligger i galliumarsenid.

OPEL har finjusterat galliumarsenidtekniken i hjärtat av sin plattform för plattformsplattform (Planar Opto Electronic Technology) i mer än 20 år, och företaget har jobbat med BAE och USA: s försvarsdepartement (bland annat) för att validera det. Medan tidigare processor fördjupar till galliumarsenid har slutat med mild besvikelse, säger OPEL-företrädare att deras proprietära teknik är redo för den stora tiden.

OPEL lämnade nyligen nyligen FoU-scenen och har inte försökt göra itty-bitty-transistorer på Ivy Bridges 20nm storlek, men företaget hävdar att gallium arsenidprocessorer vid 800nm ​​är snabbare än dagens kisel

och

använder ungefär hälften så mycket spänning.

"Om du vill matcha dagens dagens kiselprocessorer, vid ungefär en 3GHz-klockfrekvens, behöver du inte gå hela vägen ner till 20 eller 30 nanometer, säger OPELs huvudforskare Dr. Geoffrey Taylor. "Heck, du kan förmodligen slå det på 200nm." Och det använder plana teknik, inte

3D-transistorer. Ett av de största problemen med alla kiselalternativ är att kisel är den mest banbrytande teknologin i världen, med miljarder investerade i tillverkning av kiselprocessorer till maximal effektivitet. Det kommer att bli svårt att övertyga Intel, AMD, ARM och HSA Foundation att släppa allt det för ett nytt material. OPEL säger att teknologin har stor överlappning med nuvarande kiseltillverkningsmetoder. "Det är skalbart, och det är bult på CMOS", säger verkställande direktören Peter Copetti. "Det är mycket viktigt. I våra diskussioner med olika gjuterier och halvledarföretag är det första som de frågar:" Måste jag byta mina lokaler? " Investeringen här är minimal eftersom vårt system kompletterar vad som finns där ute just nu. " OPEL säger också att dess skivor är återanvändbara.

Europeiska rymdorganisationenEuropeiska rymdorganisationen renrum för chipfabrikation. Den internationella tekniken färdplanen för halvledare har identifierat galliumarsenid som en potentiell kiselutbyte någon gång mellan 2018 och 2026. Det finns fortfarande ett ton test och övergång som ska göras innan galliumarsenid fångar någon

av den vanliga PC-processormarknaden, men om ens en bråkdel av OPELs påståenden stämmer, kan tekniken mycket väl driva framtidens processorer.

Tja, tills vi förstår molekylära transistorer eller kvantkalkylering. Men det är en hel 'notherartikel …

Strider mot en smältning imorgon

Så, efter allt det-whew! -Du får en bättre uppfattning om var framtiden för PC-prestanda är på väg. Initiativen från Intel, AMD och OPEL tar upp stora problem på bestämt olika sätt, men det är en bra sak. Du vill inte ha alla dina potentiella ägg i en enda korg, trots allt. Och allra bästa, om alla dessa olikartade delar av PC-prestanda pussel visar sig framgångsrika, skulle de kunna

teoretiskt sammanfoga Voltron-liknande mode för att skapa en uberkraftfull, GPU-assisterad, tri-gate galliumarsenidprocessor som kan blåsa byxorna av även den bästaste av dagens Core i7-processorer.

Dagens prestandakurva kan flata ut, men framtiden har aldrig sett så

beastly