İşlemcilerin inanılmaz geleceği!

Gelecekte hangi işlemcilerle karşılaşacağız? İşlemci teknolojisinin bugünü ve geleceği makalemizde!

Intel, genel amaçlı bilgisayara yönelik ilk işlemcisi 4004'ü piyasaya süreli neredeyse 40 yıl oldu.

4004, sadece 108KHz saat hızında çalışıyordu. Sadece 8 yıl sonra çıkan Intel 8088 ise 5MHz'de çalışıyordu ve yaklaşık 50 kat hızlıydı. Bugün modern bir işlemci ise 3 GHz saat hızında çalışıyor ve 4004'ten 30.000 kat daha hızlı.

Transistör sayısındaki artış, muhtemelen CPU gücünün artışını daha iyi gösteren işaretlerden. Intel 4004 sadece 2.300 transistörden oluşurken Intel 8008, 29.000 transistörü bir araya getiriyordu. Modern uç nokta bir Xeon çipinde ise 2 milyardan fazla transistör bulunuyor ve bu ilk CPU'nun bir milyon katı fazla transistör demek.

CPU dünyasında birçok etkileyici istatistikler mevcut, ancak daha önemlisi işlemcilerin sunduğu teknolojiler. Bugün akıllı kameralar yüz tanıyabiliyor, devletlerin bile birkaç sene önce ulaşamadığı analitik özellikli hesap tabloları, kendi kendine giden arabalar, fiyatı uygun tabletler ve akıllı cepler bir standart haline geliyor.

Tüm bunlar oldukça iyi ancak aklımıza birkaç soru geliyor. CPU sanayii bu performans artışını sürdürebilecek mi? Eğer sürdürebilecekse önümüzdeki birkaç senede hangi yeni teknolojilerle karşılaşacağız?

Moore kanunu

Moore kanunu

Intel ortak kurucusu Gordon Moore, 1965'de her iki senede bir bir çipteki transistör sayısının ikiye katlanacağını tahmin etmişti. Bu tahmini oldukça doğru çıkan Moore'un tahmini, zamanla 'Moore kanunu' ismini aldı.

Moore 1965'de CPU'daki üssel büyümenin 'ev bilgisayarları', 'otomobiller için otomatik kontrolleri' ve ' kişisel, taşınabilir cihazlar'la sonuçlanacağını tahmin etmişti.

Son zamanlarda giderek artan karışıklık ve güç, CPU performansını en yüksek seviylere çıkardı. Peki bu devam edecek mi? Intel Labs Barcelona'dan Antonio Gonzalez'e göre bu sorunun cevabı en azından yakın dönemde 'evet'.

Ancak bu çok da kolay olmayacak. Gonzalez, transistör boyutlarının çok küçük olduğunu şöyle açıklıyor: 'Şu an 32nm ile çalışıyoruz (bir metrenin 32 milyarda biri) ve çok yakında 22nm'e ineceğiz. Bu, grip virüsünden bile küçük ve bir saç telinin çapından 10 bin kez küçük bir transistör anlamına geliyor.'

Önümüzdeki engeller, yeni projeler

Transistör boyutları bir atomun boyutuna da (0.1nm) yaklaşıyor ve yakında bizlerin önüne yeni bir engel olarak çıkacak.

ARM ürün pazarlama direktörü Nandan Nayampally'ye göre 40nm'den sonra sorun transistörler değil kablo gecikmesi (sinyali çip üzerinde göndermek için geçen süre): 'Bu sınıra ulaşmaya başladık ve bu, hız için büyük bir engel.'

CPU performansındaki artışı devam ettirmek için yeni yaklaşımlar gerekecek ve endüstri, umut verici bazı projeler üzerinde çalışmaya başladı bile.

Önreğin IBM, CPU çekirdeklerinin yan yana yerleştirilmediği 3 boyutlu çip istiflemeyi araştırmakla meşgul. Çekirdekler, tüm yüzeyi kaplayan bağlantılar sayesinde iletişim kurabiliyor ve böylece transfer hızları büyük oranda artırılırken sıcaklık sorunu azalıyor.

Intel ise transistör performansını artırarak güç ihtiyacını azaltan bir proje ile meşgul.

Moore'un kanunu 2020'lerde bazı engellerle karşılaşacak ancak ufukta görülen yeni teknolojiler, onun bir süre daha devam etmesini sağlıyabilir.

Çoklu çekirdek

Çoklu çekirdek

İngiliz yarıiletken ticaret topluluğu tasarım yardımcı başkanı John Moore, transistör sayısı arttıkça sıcaklığın ve kararlılık sorunlarının ortaya çıktığına dikkat çekiyor ve şunları söylüyor: 'Büyük, tek çekirdekli canavarlar artık geride kalıyor: gelecek, dağıtımlı işlemede'.

Intel'den Antoino Gonzalez de bunu kabul ediyor: 'Tüm bu ek transistörleri büyük tek bir çekirdek oluşturmak için kullanabilirdik.' 'Ancak bu birden çok çekirdeği tek die üzerine yerleştirmek, performans ve güç verimliliği açısından çok daha iyi bir çözüm sunuyor.'

Gonzalez, Intel'in 80 çekirdekli 'teraflops araştırma çipi' adındaki işlemciyi ürettiğini ve bunun olağanüstü bir rakam olmadığını söylüyor: 'Yüzlerce çekirdeğe sahip işlemcileri kolaylıkla üretebiliriz. Bunu pratik hale getirmeden önce aşılması gereken bazı sorunlar var ancak doğru yönde olduğumuza inanıyorum.'

Qualcomm ve John Moore'ın görüşleri

Ancak çok çekirdekli işlemcilere herkes bu kadar sıcak bakmıyor. Qualcomm CDMA'da ürün yönetimi başkan yardımcısı konu hakkında şunları söylüyor: 'Sistemlerimiz en az dört çekirdekli ve 2.5GHz'de çalışıyor. Ve bunu daha yukarı götürebileceğimizden eminim ancak yazılım açısından baktığımızda bazı uygulamalar gerçekten multithreading kullansa da bir çoğu yine single-threaded. Bu nedenle en azından mobil cihazlarda çekirdek eklemeyi durdurup güç verimliliğine yöneleceğimiz zaman çok yakın.'

John Moore da multithread uygulamalara geçişin anahtar önem taşıdığını düşünüyor. 'Şu anki mesele donanım değil, bundan yararlanacak yazılım oluşturmak. Şu anki programcı jenarasyonu her şeyi sıralı olarak düşünerek yetişmiş ve bir sorunu paralel iş parçacıklarına bölmek, bu kodun nasıl test edilip ayıklanacağını öğrenmek çok kolay bir iş değil.'

Intel de ARM benzeri bir çalışma içinde

Ancak Gonzalez, Intel'in bu sorunların farkında olduğunu söylüyor:'Gelecek için yeni programlama modellerini inceliyoruz.' 'bunu yanında uygulamaları paralelleştirecek yeni araçlar sayesinde bunu yapmak çok daha kolay olacak.'

ARM'den Nayampally ise normal bir CPU'ya eklenen çekirdeklerin 'çoklu çekirdek' anlamına gelmeyeceğinin altını çiziyor: 'ARM buna 2003'de başladı. Ancak bu ek çekirdekleri DSP'ler, bir GPU, modem, GPS birimi veya ihtiyacınıza uygun başka bir şey olabilir.'

Mobil cihazlarda rastlanan bu yaklaşım, Gonzalez'e göre Intel tarafından da kullanılmaya başlanmış: 'Sandy Bridge işlemcilerine GPU ve çokluortam desteği gibi özel bileşenler eklemek için çalışıyoruz. Bu tür bir entegrasyon, gecikmeleri azaltıyor ve güç verimliliği ve performans açısından çok daha iyi bir çözüm sunuyor.'

Gelecekteki gelişmeler

Gelecekteki gelişmeler

Peki gelecekteki CPU gelişmeleri ne sunacak? Önümüzdeki birkaç sene içinde her şey normal olarak devam edecek gibi görünüyor. Transistörler küçülmeye devam edecek, çekirdek sayısı artacak ve masaüstü PC'lerimiz her zamanki gibi hız kazanacak.

Uygulamalar multithread destekli hale gelerek GPU hızlandırma gibi performans kazandıran teknolojilerden faydalanabilecekler. Enerji verimliliğine verilen önem ise mobil cihazlarda CPU gücünde ve pil ömründe ilerlemelerle sonuçlanacak.

Hızlı, düşük güç tüketimine sahip CPU'ların çıkacak olması, Intel'den Antonio Gonzalez'e göre bu işlemcileri her yerde kullanacağımız anlamına geliyor: 'Yakın zamanda bugünküne göre çok daha geniş bir bilgisayar cihazı yelpazesiyle karşılaşacağız. Arabamızda, evimizde, güvenlik sistemlerinde ve basit robotlarda bile daha güçlü sistemler bulunacak. Bir takım cihazlar çevreyi algılayarak gerçek dünyaya yönelik tepkiler verecekler.'

Diğer çalışmalar ve Qualcomm'un tahmini

Tüm bunlar bilim kurgu değil ve bugün de gerçekleşiyor. Örneğin Southampton Üniversitesi tarafından geliştirilen ivmeölçer çipleri, tren rayın üzerinden geçtiğinde rayın davranışını inceliyor ve yapısında bir sorun olup olmadığını algılayabiliyor. Bu sayede mühendisler bir kaza meydana gelmeden önce uyarılıyor.

Royal Veterinary College
ise bir atın bacağına eklenen ve atın koşu tarzını algılayabilen bir çip geliştiriyor. Bu sayede küçük değişiklikler algılanarak normalde fark edilmesi güç sakatlıkların önüne geçilebiliyor.

Qualcomm'a göre evimiz yakın zamanda bize birçok yönden yardım edecek akıllı cihazlarla dolacak. Ve bunlar durgun kutular olmayacak, aynı cep telefonumuz gibi internete bağlanacak ve birçok yolla kişiselleştirilebilecek.

Zeynel A. Öztürk

Okuyucu Yorumları

Toplam 10 Yorum

Bir programcı olarak multithread programlama yapmak için önce herşeyi nesne yönelimli yazmayı bırakmalıyız. Fonksiyonel programlama paradigması bu sorunu çözer.

Nesne yönelimli programlama, modüler programlamanın temelidir ve bırakılamaz.
Multithreaded programlama tüm nesne yönelimli programlama destekleyen platformlarda yapılabiliyor.

multithread program yapılarında thread ler aynı data üzerinde işlem yapıyorsa beklemelerden ötürü ciddi performans kaybı yaşanıyor.
çekirdekler eğerki farklı datalar üzerinde meşgulse güzel bir performans elde edilebiliyor. (G3.TR)

3. işlem 2.'yi, 2. işlem 1. işlemin sonucunu beklediğinde çoklu çekirdeğin bir önemi kalmıyor.

hakketen nerden nereye geldik yaa

Ama buradaki sorun sadece "3. işlem 2.'yi, 2. işlem 1. işlemin sonucunu beklediğinde çoklu çekirdeğin bir önemi kalmıyor." değil. Buradaki sorun bu iş yapılırken diğer işlerinde yapılabilmesidir. Evet bazı iş parçacıkları hiyerarşik ama bazıları değil. Önemli nokta, olanlarla olmayanların hangi çekirdeklere yönlendirileceğinin de en iyilendirilmesidir.

bence işlemciler 128 bit, 256 bit yada 512 bit falan tasarlanabilirler gelecekte :D

Donanım kadar donanımı maksimum düzeyde kullanabilecek programların da yazılması gerek... Yoksa yemişim çekirdeği

merhabalar ben bir laptop almayı düşünüyorum da size danışmadan almak uygun olmaz diye düşündüm acaba kiminle görüşmeliyim bu konuyla ilgili

Artık yazılım mühendislerinin yaptıkları çalışmaları multithread düşünce yapısında yapmaları ve düşünce yapısını bu yönde geliştirmeleri gerekiyor. Paralel programlama artık eskiye göre çok fazla önem kazanmaya başladı.

Sen de yorum yaz

 


CHIP'i Takip edin
E-Posta listemize katılın
CHIP Dergi Mobil Cihazınızda

İlginizi çekebilir