Темный кремний
В промышленности электронной темный кремний — это количество схем интегральной схемы , которые не могут быть включены при номинальном рабочем напряжении для заданного ограничения расчетной тепловой мощности (TDP).
Масштабирование Деннарда предполагает, что по мере того, как транзисторы становятся меньше, они становятся более эффективными пропорционально увеличению их количества на данной площади, но в последние годы это масштабирование сломалось, а это означает, что увеличение эффективности транзисторов меньшего размера не пропорционально увеличению увеличение их количества. Прекращение масштабирования привело к резкому увеличению удельной мощности , что затрудняет одновременное включение всех транзисторов, сохраняя при этом температуру в безопасном рабочем диапазоне. [1]
По состоянию на 2011 год исследователи из разных групп прогнозировали, что в узлах по технологии 8 нм количество темного кремния может достигать 50–80%. [2] в зависимости от архитектуры процессора, технологии охлаждения и рабочих нагрузок приложений. Темный кремний может быть неизбежен даже в серверных рабочих нагрузках с изобилием параллелизма на уровне клиентских запросов. [3]
Проблемы и возможности [ править ]
Появление темного кремния ставит ряд проблем перед сообществами разработчиков архитектуры, автоматизации электронного проектирования (EDA) и совместного проектирования аппаратного и программного обеспечения. К ним относится вопрос о том, как лучше всего использовать множество транзисторов (возможно, много темных) при проектировании и управлении энергоэффективными встроенными многоядерными процессорами в условиях пиковой мощности и тепловых ограничений. Архитекторы предприняли несколько попыток использовать темный кремний при разработке архитектур, ориентированных на конкретные приложения и богатых ускорителями. [4] [5] [6]
Недавно исследователи изучили, как темный кремний открывает новые проблемы и возможности для сообщества EDA. [7] В частности, они продемонстрировали проблемы с температурой, надежностью (мягкие ошибки и старение) и изменениями процессов для многоядерных процессоров на темном кремнии.
Ссылки [ править ]
- ^ Тейлор, Майкл Б. (июнь 2012 г.). «Полезен ли темный кремний? Обуздание четырех всадников грядущего темного кремниевого апокалипсиса» . Конференция по автоматизации проектирования DAC 2012 : 1131–1136.
- ^ Исмаилзаде, Хади; и др. (июнь 2011 г.). «Темный кремний и конец многоядерного масштабирования» (PDF) . 38-й ежегодный международный симпозиум по компьютерной архитектуре (ISCA) , 2011 г.: 365–376.
- ^ Хардавеллас, Никос; Фердман, Майкл; Фальсафи, Бабак; Айламаки, Анастасия (2011). «На пути к темному кремнию в серверах» (PDF) . IEEE микро . 31 (4): 6. дои : 10.1109/MM.2011.77 . ISSN 1937-4143 . S2CID 2765349 .
- ^ Венкатеш, Ганеша; Сэмпсон, Джек; Гулдинг, Натан; Гарсия, Сатурнино; Брыксин Владислав; Луго-Мартинес, Хосе; Суонсон, Стивен; Тейлор, Майкл Бедфорд (13 марта 2010 г.). «Сохранение ядер: снижение энергопотребления зрелых вычислений» (PDF) . Уведомления ACM SIGPLAN . 45 (3): 205–218. дои : 10.1145/1735971.1736044 . ISSN 0362-1340 .
- ^ Конг, Джейсон; Годрат, Мохаммед Али; Гилл, Майкл; Григорян, Бейна; Рейнман, Гленн (3 июня 2012 г.). «Архитектурная поддержка CMPS с поддержкой ускорителей» . Материалы 49-й ежегодной конференции по автоматизации проектирования . ЦАП '12. Сан-Франциско, Калифорния: Ассоциация вычислительной техники. стр. 843–849. дои : 10.1145/2228360.2228512 . ISBN 978-1-4503-1199-1 . S2CID 15870762 .
- ^ Лайонс, Майкл Дж.; Хемпстед, Марк; Вэй, Гу Ён; Брукс, Дэвид (26 января 2012 г.). «Хранилище ускорителя: платформа общей памяти для систем на основе ускорителя» . Транзакции ACM по оптимизации архитектуры и кода . 8 (4): 48:1–48:22. CiteSeerX 10.1.1.226.994 . дои : 10.1145/2086696.2086727 . ISSN 1544-3566 .
- ^ Шафик, Мухаммед; Гарг, Сиддхарт; Хенкель, Йорг; Маркулеску, Диана (01.06.2014). «Проблемы EDA в эпоху темного кремния» . Материалы 51-й ежегодной конференции по автоматизации проектирования . ЦАП '14. Сан-Франциско, Калифорния, США: Ассоциация вычислительной техники. стр. 1–6. дои : 10.1145/2593069.2593229 . ISBN 978-1-4503-2730-5 . S2CID 10686259 .