Procesor, jádro každého počítače, může mít v závislosti na jeho určení mnoho podob. Pro všechny je však společná jedna zásadní vlastnost, a tou je pracovní frekvence. Cesta, kterou se již po dlouhá léta ubírá vývoj procesorů, mluvíme-li zejména o platformě x86, nastražila jejich výrobcům již nemalé množství překážek. V jejich důsledku byly společnosti, které je dokázaly úspěšně překlenout, vyzdviženy a ty méně úspěšné vrženy do zapomnění nebo v lepším případě odsunuty na vedlejší kolej, kde se snaží konkurovat zejména cenovou politikou, jako např. Via.
Jak zchladit procesor?
Problém, na jehož řešení se oba hlavní výrobci současnosti – firmy AMD a Intel - museli zaměřit již mnohem dříve než se stal aktuálním, je založen na faktu, že procesor s rostoucí frekvencí vydá více tepla. S neustálým smršťováním výrobního procesu se tento projev sice oddaluje, ale bohužel není možné jej řešit tímto způsobem do nekonečna. I toto zmenšování má své limity, a také vývoj procesorů by se citelně zpomalil, neboť by se muselo čekat, než se výrobce „naučí“ nový výrobní proces reálně použít, což bude stále náročnější.
Pokud by výrobní technologie zamrzla v současném stavu, nebyla by prakticky dosažitelná možnost překonat frekvenci 4 GHz, aniž by se procesor vlivem vyprodukovaného tepla sám „neusmažil“. K chlazení by pak bylo nutné použít supervýkonných systémů, ideálně vodního případně dusíkového chladiče. Ty by však zvýšilo jeho cenu natolik, že by si jej mohlo koupit jen pár vyvolených.
K překonání zmíněných problémů oba rivalové zvolili stejnou cestu. K docílení dalšího zvyšování výkonu se rozhodli využít tzv. paralelismu. Zkráceně, procesor musí rozdělit práci mezi 2 či více autonomních jader. Zní to jednoduše, ale podstata úspěchu tohoto principu bude spočívat právě v tom, jakým způsobem bude tato „práce“ dělena, aby se dosáhlo co největší efektivnosti. Ta může hraničit až s dvojnásobným výkonem, který je ve skutečnosti nedosažitelným bodem (u dvoujádrových procesorů). Vše záleží hlavně na optimalizaci softwaru.
Intel začne s Pentiem D
Firma Intel během následujících měsíců uvede celkem 4 série svých procesorů založených na více jádrech. Prvním z této řady je Pentium D, které nahradí současná Pentia 4. Čip je založen na dlouho očekávaném jádře Smithfield, který spojuje jak již zmiňovanou technologii, tak podporu pro 64-bitové aplikace a dále několik nových funkcí. Z nich nejvýznamnější je zřejmě tzv. self-correcting active management, která přináší dokonalejší kontrolu nad činností procesoru.
V první polovině roku 2006 se objeví dvoujádrový procesor určený pro notebooky s kódovým označením Yonah a ve stejnou dobu Intel plánuje uvést i nové desktopové jádro Averill - vylepšenou verzi Smithfieldu. Po něm by měl přijít procesor s jádrem Presler vyráběný již pokročilou 65nm technologií a novou architekturou. Je proto pravděpodobné, že již zřejmě neponese ani název Pentium D.
Dalším novým kouskem bude hned několik nových verzí serverového procesoru Itanium 2. Montecito se dvěma 90nm jádry Madison 9M na jednom čipu, které jsou funkčně zcela samostatné (nesdílejí žádné on-chip periferie) a komunikují výhradně přes FSB (systémovou sběrnici). Dále Milington, který by měl vyniknout nízkou spotřebou a Montvale, nástupce Montecita, vyráběný již 65nm procesem a určený pro víceprocesorové stanice, který bude na trh uveden až v roce 2006. Stejně tak procesory Xeon se dočkají nástupců v podobě modelu Dempsey určeného rovněž pro servery a pracovní stanice. Jedná se o procesor založený na dvou jádrech umístěných na dvou čipech. Po něm bude následovat Bensley s dvěma jádry na jednom čipu. Nové Xeony přinesou mimo jiné technologii, která by měla urychlit práci s protokolem TCP/IP, jsou tedy vhodné především pro práci v síti. Verze Xeon MT-4 alias Paxville se navíc bude vyznačovat tím, že obě jádra sdílejí veškeré on-chip periferie, jako např. vyrovnávací paměti. Budou však určeny výhradně pro 4-procesorové stanice. Intel zatím neplánuje zavedení technologie Hyper-Threading známé z Pentií 4 od 2.6 GHz výše u žádné varianty svých budoucích dvoujádrových procesorů, s výjimkou Pentia Extreme Edition 8xx, který právě přichází na trh.
AMD je připraveno od roku 1999
Stejně jako Intel i společnost AMD se hodlá distancovat od technologií typu HT. Zejména z důvodu, že tato technologie není efektivní u procesorů s krátkými pipelines (délka instrukčních sad výpočetních jednotek), což procesory AMD bezesporu jsou. A navíc Athlony 64 i Opterony byly již v roce 1999 navrženy jako dvoujádrové procesory s tím, že druhé jádro doposud chybělo.
Kromě toho každá aplikace může být optimalizována pro podporu multithreadingu pouze do určité míry, z níž velkou část tohoto potenciálu využije už samotné rozhraní dvou jader. Další dělení na již 4 virtuální jádra by tak u současného softwaru zřejmě nebylo dostatečně efektivní.
Pro Athlony 64 dosud existují jádra Newcastle a Winchester. Během následujících 3 měsíců se rozroste o San Diego, jehož počáteční frekvence by měla být 2700 MHz (4400+). Nebude zde chybět ani podpora 1000 MHz FSB (HyperTransport).
Pro servery a pracovní stanice AMD uvede nástupce Opteronů v 2. polovině roku 2005. V této době by se měl také objevit první dvoujádrový procesor s kódovým jménem Toledo určený pro mainstream. Pro notebooky bude tato technologie dostupná až v příštím roce. Zavedení 65nm technologie AMD pro následující rok zatím neplánuje.
Pohled do budoucna
A jak bude pokračovat vývoj v miniaturizaci? Současná 90nm technologie byla úspěšně implementována již koncem minulého roku, 65nm technologie se očekává u Intelu již v příštím roce, u AMD o něco později. Další krok 45nm by měl přijít v letech 2008-2009 a bude následován na přelomu desetiletí 32nm výrobním procesem. Dostupné plány počítají i s 22nm technologií, která by měla být úspěšně implementována do roku 2015. Za příznivějších podmínek konkurenčního prostředí než jaké jsou v současné době, se celkový trend může samozřejmě zrychlit, ale vše bude záležet také na schopnostech výrobců polovodičových součástek.
