huy quoc 1

 

Định luật Moore hết thời, kiến trúc CPU hướng về đâu?

Đăng lúc: Thứ hai - 06/11/2017 08:27 - Người đăng bài viết: admin
 

Khi định luật Moore không còn hiệu lực, ngành công nghiệp phải tìm ra những yếu tố mới thay cho tốc độ đơn thuần trong thiết kế bộ xử lý.

Nhìn v? t??ng lai c?a ki?n trúc CPU, các nhà quan sát ngành công nghi?p dù d? báo tích c?c hay không ??u có chung nh?n ??nh r?ng, CPU s? không bao gi? tr? l?i th?i huy hoàng ?ã qua v?i t?c ?? x? lý t?ng g?p ?ôi sau m?i n?m. Th?c t? nh?ng n?m g?n ?ây cho th?y ??nh lu?t Moore không còn phù h?p n?a, ngày càng khó thu nh? transistor ?? t?ng g?p ?ôi s? l??ng trên chip sau m?i chu k? 18 ??n 24 tháng. (Chu k? này theo tiên ?oán ban ??u c?a Moore là m?i n?m, v? sau ???c n?i r?ng d?n thành 18, 24 tháng). Công ngh? d??ng nh? ?ã ch?m t?i gi?i h?n v?t lý. Kích th??c transistor càng nh?, s? l??ng càng nhi?u, chip ch?y càng nhanh nh?ng c?ng nóng h?n.

Ngày nay, k? v?ng t?ng t?c ?? x? lý v?n còn nh?ng xem ra khó có nh?ng thay ??i ??t phá. Dù sao thì máy tính v?n ti?p t?c ???c c?i ti?n, t?c ?? nhanh h?n, ?em l?i nhi?u tr?i nghi?m phong phú h?n cho ng??i dùng, giá ngày càng gi?m và m?i ng??i ??u hài lòng.

T?c ?? không th? t?ng mãi

Theo Tom Conte, c?u ch? t?ch hi?p h?i máy tính IEEE , toàn b? v?n ?? là ? tiêu hao n?ng l??ng. Ông cho r?ng r?t khó ?? x? lý nhi?t l??ng t?a ra trên m?t centimet vuông t? thành t? có công su?t không d??i 150 watt mà không c?n ??n gi?i pháp làm mát t?n kém. “Vì ?i?n n?ng liên quan t?i xung nh?p, chúng ta không th? c? t?ng xung nh?p b? x? lý, b?i chip s? nóng h?n. ?ó là vì sao ngành công nghi?p ?ã ??a vào nhi?u nhân h?n v?i cùng t?c ?? x? lý. Chúng có th? giúp t?ng t?c máy tính c?a b?n khi nhi?u ch??ng trình ch?y ??ng th?i, nh?ng ít ai khai thác tri?t ?? ?i?u này”.

C?ng tán thành quan ?i?m ti?p c?n ?a nhân, nh?ng chuyên gia phân tích Linley Gwennap t?i The Linley Group, l?i cho r?ng h?n ch? s? xu?t hi?n khi CPU ??t t?i 8 nhân. “8 nhân x? lý song song là gi?i h?n, và khó có ch??ng trình nào s? d?ng h?n 3 hay 4 nhân x? lý. Do v?y chúng ta ?ã ?âm ??u vào t??ng trong vi?c t?ng t?c x? lý b?ng ?a nhân. Ki?n trúc 64-bit c?ng không giúp t?ng thêm nhi?u nhân x? lý. Các nhân x? lý ki?u Intel có th? th?c thi cùng lúc 5 l?nh, và nhân ARM thì ch? kho?ng 3, nh?ng v??t quá 5 là b?t ??u hi?m d?n,và chúng ta c?n ki?n trúc m?i ?? v??t qua ?i?u ?ó. ?i?m m?u ch?t là ph?n m?m truy?n th?ng s? không t?ng t?c ???c m?y”.

Theo Conte thì ngành công nghi?p ?ã ch?m t??ng t? nh?ng n?m 1990 vì không gi?i quy?t ???c v?n ?? tiêu hao ?i?n n?ng, dù các transistor ?ã tr? nên nhanh h?n, và t?c ?? x? lý c?a CPU ?ã t?ng lên 2 hay 3 l?n. Chúng ta ?ã ph?i s? d?ng ki?n trúc siêu vô h??ng, và cu?c ch?i ?ang ph?i d?ng l?i ? ?ó.

Th?c t? là gi?i pháp ?a nhân xu?t hi?n thay cho m?t nhân khi không còn hi?u qu? vì khó t?ng t?c ?? lên mãi. Nh?ng ??i v?i các ?ng d?ng mang tính ph? bi?n, vi?c t?ng t?c cho chúng không m?y ???c quan tâm, và nhi?u chuyên gia tin r?ng h??ng phát tri?n trong t??ng lai là thi?t k? ki?n trúc CPU theo t?ng l?nh v?c. Nói cách khác, s? ngày càng xu?t hi?n nhi?u b? x? lý th?c thi tác v? chuyên bi?t cho t?ng ngành h?p, ho?t ??ng hi?u qu? h?n các b? x? lý tiêu chu?n.

Xu h??ng này ?ang th? hi?n rõ và t? ra hi?u qu? trong l?nh v?c smartphone, do ARM Holdings d?n d?t v?i nh?ng b? x? lý ARM ?ang có m?t trong h?u h?t các smartphone trên th? tr??ng. Ian Smythe, giám ??c cao c?p t?i ARM, ??c tính r?ng smartphone tiêu bi?u ngày nay có t? 10 ??n 20 nhân x? lý, bao g?m các nhân ch?y h? ?i?u hành và ?ng d?ng. Ông cho bi?t ki?n trúc big.LITTLE c?a ARM là ki?u tính toán không ??ng nh?t, trong ?ó các nhân t?c ?? cao ch?y nh?ng ?ng d?ng chính và nhân t?c ?? th?p dành cho ?ng d?ng n?n ti?t ki?m n?ng l??ng t?i ?a nh? qu?n lý n?ng l??ng, c?m bi?n, k?t n?i không dây, qu?n lý màn hình c?m ?ng và nh?n di?n d?u vân tay.

Theo Smythe, ?? t?ng c??ng hi?u n?ng c?n d?i m?t kh?i l??ng công vi?c ra kh?i CPU chuy?n sang m?t b? t?ng t?c. ?ó là cách ngành công nghi?p ?ã làm v?i b? x? lý ?? h?a và video, trong t??ng lai m?ng n?-ron có v? phù h?p v?i h??ng ?i này.

 Nhi?u chuyên gia cho r?ng các b? x? lý m?ng n?-ron s? ngày càng tr? nên ph? bi?n, vì chúng có th? thúc ??y nhanh xu h??ng máy h?c (machine learning), nh?n d?ng ngôn ng? t? nhiên và các ki?u trí tu? nhân t?o (AI) khác.

L?y ví d? nh? b? x? lý m?i nh?t c?a Wave Computing v?i 16.000 nhân. Ý t??ng ? ?ây, theo gi?i thích c?a giám ??c công ngh? Chris Nicol, là ?? tránh tiêu hao n?ng l??ng cho vi?c chuy?n d? li?u vào/ra m?t CPU tiêu chu?n, x? lý tu?n t?.

??nh lu?t Moore h?t th?i,  ki?n trúc CPU h??ng v? ?âu? 1
Intel ?ã thay chu k? phát tri?n CPU t? “tick – tock” 2 n?m sang ti?n trình dài h?n, tr?i qua 3 giai ?o?n v?i kho?ng 3 n?m: “qui trình m?i – ki?n trúc m?i – t?i ?u hóa”.
“CPU ???c thi?t k? sao cho k?t qu? tính toán c?a nhân này có th? ???c s? d?ng cho phép tính c?a nhân khác trong chu k? ti?p theo”, Nicol nói. Ông g?i các k?t qu? là “tính toán không gian” và nói ti?n trình có th? ???c hình dung nh? m?t m?ng hai chi?u, v?i th?i gian là chi?u th? ba. Nicol cho bi?t, phiên b?n cho ng??i dùng cu?i s? có vào cu?i n?m nay, và ???c dùng cho m?ng n?-ron ch? không ph?i là máy tính ph? d?ng.

S? lên ngôi c?a m?ng n?-ron ?ã ???c các chuyên gia d? ?oán. David Patterson, giáo s? t?i ??i h?c UC Berkeley, gi?i thích r?ng m?t khi ?ã ???c hu?n luy?n, m?ng n?-ron có th? ch?y trên ?i?n tho?i s? d?ng b? x? lý chuyên d?ng, nh? h?n.

V? nh??c ?i?m, b? x? lý chuyên d?ng ch?y các ph?n m?m chuyên ngành ?òi h?i công c? và trình biên d?ch riêng. Giáo s? Krste Asanovic’ c?a ??i h?c UC Berkeley cho r?ng, s? phát tri?n c?a CPU th?c s? kh?ng khi?p t? quan ?i?m ph?n m?m, và m?i ng??i ch?u ??ng nó lâu nh?t có th?, nh?ng hi?n nay ?ó là con ???ng duy nh?t.

Các framework l?p trình chuyên d?ng xu?t hi?n ?? m?i th? ?i vào tr?t t?, theo Steve Roddy, giám ??c công ty Cadence Design Systems chuyên v? cung c?p gi?y phép thi?t k? b? x? lý chuyên d?ng. “Chúng cho phép các nhà l?p trình vi?t code có th? ??c l?p v?i n?n t?ng và cho phép phân ra các nhà s?n xu?t áp d?ng các c?p ?? tài nguyên khác nhau. M?i nhà s?n xu?t chip ph?i quy?t ??nh cách h? tr? framework trên chip c?a h?. Nh? v?y, các nhà phát tri?n không nh?t thi?t ph?i bi?t m?i chi ti?t ?? vi?t Angry Birds cho nhi?u lo?i ?i?n tho?i”.

Patterson thì l?u ý m?t s? framework ch? dành cho m?ng n?-ron, nh? TensorFlow t? Google; Microsoft Cognitive Toolkit, hay CNTK; và MXNet c?a Amazon.

Th?c thi ngôn ng? tr?c ti?p

Framework s? không còn c?n thi?t n?a, và ph?n m?m có l? s? ch?y nhanh h?n, n?u m?t b? x? lý có th? th?c thi tr?c ti?p các l?nh c?a m?t ngôn ng? l?p trình cao c?p h?n, ki?u nh? Java. Nh?ng cho t?i nay ý t??ng này ch?a ???c ch?ng minh trên th?c t?.

“M?i ng??i n? l?c liên t?c, nh?ng t?t c? ??u th?t b?i th?m h?i”, Jim Turley, nhà sáng l?p Silicon Insider gi?i thích. Theo quan sát c?a ông thì 50% hay 75% giai ?o?n ??u c?a d? án chip th??ng cho th?y tri?n v?ng th?c s? t?t, và các nhà ??u t? ph?n kh?i ?? ti?n vào nhi?u h?n. Nh?ng r?i sau ?ó m?i th? tr? nên khó kh?n, và k?t qu? là không nhanh h?n bao nhiêu. Do v?y, h? l?n l??t th?t b?i.

“Các b? x? lý hi?n nay v?n ???c t?i ?u hóa ?? ch?y Linux và Windows nhanh nh?t có th?, và không có ph??ng pháp nào kh? d? khi?n chúng ch?y nhanh h?n mà ch?a ???c áp d?ng”, Gwennap nh?n m?nh. “Linux và Windows là m?t ??ng code ?? s?. Vi?c l?p trình ?? t?ng t?c chúng rõ ràng là quá ph?c t?p, do v?y ch? còn cách thay th? m?i hy v?ng m?i th? t?t lên ???c”.

Patterson b? sung ý cho r?ng trình biên d?ch là ý t??ng t?t và cung c?p nhi?u l?i th?.

Con ???ng l??ng t?

??nh lu?t Moore h?t th?i,  ki?n trúc CPU h??ng v? ?âu? 2
Chip l??ng t? c?a D-Wave.

Nhi?u nhà khoa h?c có chung nh?n ??nh, ?? t?ng t?c ?? có l? cách t?t nh?t là ?i theo h??ng máy tính l??ng t? . C?n ph?i d?a vào v?t lý l??ng t? ?? v??t qua nh?ng gi?i h?n v?t lý c?a th? gi?i c? ?i?n vây quanh chúng ta. H? ?ã ?? xu?t nh?ng cách th?c t?o ra c?ng logic d?a trên c? h?c l??ng t? và b?ng cách ?ó c?u t?o nên b? x? lý l??ng t? ph? d?ng. Nh?ng nhà cung c?p máy tính l??ng t? duy nh?t trên th? tr??ng là D-Wave Systems l?i ch?a làm ???c ?i?u ?ó.

M?u máy tính l??ng t? m?i nh?t c?a công ty có 2.048 qubit (bit l??ng t?), x? lý không d?a trên các c?ng logic nh? phân nh? v?i máy tính thông th??ng. Theo gi?i thích c?a Jeremy Hilton, phó ch? t?ch c?p cao c?a D-Wave, n?u chúng ta t?o ra ???c các tr?ng thái ch?ng ch?p gi?a các bit thì có th? th?c hi?n ??ng th?i các toán t? logic trên t?t c? chúng. Hilton cho bi?t, quá trình này m?t 5 micro giây. Và trong vòng 5 n?m t?i, máy tính l??ng t? s? khá ph? bi?n trong các d?ch v? ?ám mây và các nhà phát tri?n có th? ti?p c?n ???c chúng.

??nh lu?t Moore h?t th?i,  ki?n trúc CPU h??ng v? ?âu? 3
Máy tính l??ng t? m?i nh?t c?a D-Wave dùng b? x? lý 2000-qubit.
Tom Hackenberg, chuyên gia phân tích t?i IHS Markit cho bi?t: “Công ngh? này s? d?ng s? ch?ng ch?p và v??ng víu l??ng t? ?? ?o l??ng kh? n?ng k?t h?p các bit. Khi b?t ??u có kh? n?ng v? m?t th??ng m?i nó s? không nh?m vào tính toán truy?n th?ng d?a trên bit (0 và 1) trong h? nh? phân, mà ???c ?ng d?ng tuy?t v?i ch? y?u cho deep learning và tính toán m?ng n?-ron”.

Theo Hilton, công ngh? l??ng t? có th? ???c m? r?ng cho tính toán ph? d?ng, nh?ng ?ó không ph?i là m?c tiêu chính c?a D-Wave.

B? x? lý ngu?n m?

??i m?i tri?t ?? là m?t ??ng l?c tuy?t v?i ??i v?i th? tr??ng b? x? lý ?ang b? th?ng tr? b?i Intel, AMD (trên PC) và ARM (trên smartphone). V?n ?? là các công ty nh? Intel và ARM khó mà t? b? ki?n trúc c?a h?, trong khi ?ó quá nhi?u ph?n m?m r?t khó cách tân ? c?p ?? ki?n trúc.

Chi phí phát tri?n c?ng là m?t rào c?n. Khi nói v? chip, chúng ta th??ng ?? c?p t?i kích th??c ngày càng nh? theo các quy trình s?n xu?t 16, 14, 10, 7 và 5 nm, nh?ng theo Asanovic’, ?i?u n?c c??i là con s? th?c s? có ý ngh?a n?m ? s? l??ng khách hàng. Vi?c ??u t? xây d?ng nhà máy fab h?t s?c ??t ??. Chi phí thi?t k? kho?ng 500 tri?u USD, vì th? nhà s?n xu?t chip ph?i bán ???c s? l??ng l?n thì m?i “?n”.

Nh?ng s? n?i lên c?a ph?n c?ng b? x? lý mã ngu?n m? có th? m? ra cánh c?a cho nh?ng nhà tiên phong ??i m?i, ki?u nh? nh?ng chàng trai kh?i nghi?p t? gara ô tô.

T? ch?c RISC-V Foundation ?ã qu?ng bá RISC-V, m?t ki?n trúc RISC (reduced instruction set computing) mã ngu?n m?, 32, 64 hay 128 bit. Rick O’Connor, ng??i ??ng ??u t? ch?c, gi?i thích r?ng b? x? lý RICS th? h? th? 5 mi?n phí s? d?ng cho m?i nhà cung c?p, nh?ng h? ph?i tr? phí ?? có ch?ng nh?n (n?u mu?n) và c?p phép nhãn hi?u. Ki?n trúc c? b?n có ít h?n 50 ch? th? ph?n c?ng nh?ng có th? ???c m? r?ng theo mô-?un t?i c?p ?? máy ch?.

“Chúng tôi ?ã có 30 n?m kinh nghi?m ?? t?o ra m?t t?p l?nh hi?u qu?”, O’Connor kh?ng ??nh.

SiFive ? San Francisco, M? là nhà cung c?p silicon RISC-V ??u tiên. Jack Kang, phó ch? t?ch c?a SiFive, cho bi?t r?ng b?ng vi?c s? d?ng chip x? lý ngu?n m? RISC-V và nhi?u d?ng thi?t k? t? ??ng khác, ông có th? cung c?p các m?u 32-bit cho khách hàng v?i giá d??i 100.000 USD. Theo ông, m?c giá ?ó th?p h?n so v?i các ph??ng pháp thông th??ng, t?o ?i?u ki?n cho nhi?u ??i tác ti?p c?n silicon RISC-V. RISC-V h?p d?n vì mi?n phí, m?, và th?c s? khá t?t.

Vi?c h??ng t?i ph?n c?ng ngu?n m? có th? giúp gi?m chi phí, nh? ?ã th?y trong ngành công nghi?p ph?n m?m t? lâu. Ngành công nghi?p ph?n c?ng s? thúc ??y công cu?c phát tri?n chip nh? s? d?ng ngu?n m?. N?u không, s? khó thoát ra ngoài cái vòng lu?n qu?n - khách hàng ít thì ph?i t?ng giá bán, và giá cao lên l??ng khách hàng l?i càng ít.

V? c? b?n, không có lý gì b?n l?i tr? ti?n cho m?t th? trong khi v?n có th? ki?m ???c cái khác c?ng t?t mà không t?n ti?n.

Von Neumann, bây gi? và mãi mãi

Nh?ng gì các nhà cách tân trong t??ng lai không ngh? s? t?o ra là m?t b? x? lý ?i ch?ch cái g?i là ki?n trúc Neumann. Cái tên này b?t ngu?n t? m?t mô t? do nhà tiên phong máy tính John von Neumann vi?t vào n?m 1945, trong ?ó ông ?ã phác th?o ra c?u trúc c? b?n c?n có c?a m?t máy tính k? thu?t s? v?i ch??ng trình ???c l?u tr? (stored-program).

Patterson kh?ng ??nh c?u trúc máy tính v?i s? k?t h?p c?a các l?nh, b? ??m ch??ng trình, l?nh r? nhánh, các ?i?u khi?n vào/ra, tính toán s? h?c nh? Von Neumann m??ng t??ng ngay t? ??u s? không gì thay th? ???c, tr? khi r?i ?ây có ai ?ó tuyên b? r?ng các tính toán ma tr?n (m?ng n?-ron) g?n v?i m?t c?u trúc m?i.

??nh lu?t Moore h?t th?i,  ki?n trúc CPU h??ng v? ?âu? 4
S? ?? ki?n trúc Von Neumann.

Conte c?ng cho r?ng thay ??i may ra ch? có th? di?n ra trong l?nh v?c ph?n m?m. M?i ng??i mu?n có ph?n m?m ?áng tin c?y, ???c ch?ng nh?n, ?ã ???c ki?m th?, không có l?i, nh?ng cách chúng ta th?c hi?n lâu nay l?i r?t d? ?? v?. Th?m chí các thu?t toán c?ng ph?i thay ??i. T?t nhiên máy tính truy?n th?ng không m?t ?i ngay mà di?n bi?n trên th?c t? c?n có th?i gian.

Patterson d? ?oán trong vòng 10 n?m t?i máy tính ?? bàn hay tablet có th? v?n s? dùng b? x? lý t??ng t? nh? hi?n nay cho h? ?i?u hành, nh?ng s? có nhi?u b? x? lý chuyên d?ng, cho ?o c?nh ho?c m?ng n?-ron ho?c (cho cái gì ?ó) ch? có tr?i m?i bi?t.

Theo nh?n ??nh c?a Roddy thì t?i n?m 2022 chúng ta s? ch?ng ki?n s? chuyên môn hóa cao h?n nhi?u và m?t l??ng l?n h?n h?n các h? th?ng phân c?p chuyên d?ng.

Smythe c?a ARM tiên ?oán n?u ti?p t?c s?n xu?t, CPU s? v?n là thành t? quan tr?ng nh?t vì nó là g?c c?a h? ?i?u hành. Theo ông, Von Neumann v?n là khái ni?m c?t lõi và chúng ta khó có th? thay ??i ?i?u ?ó m?t cách ?áng k?.

PC WORLD VN, T9/2017


Nguồn tin: www.pcworld.com.vn
Đánh giá bài viết
Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá
Click để đánh giá bài viết

ho tro tu van ms tam

 

KINH DOANH ONLINE

Ms.Thanh Tâm
0909.83.13.69
Mr.Huy Quốc
0906.217.918

Tư Vấn Dàn Mạng

Ms. Thanh Tâm
0909.83.13.69
Mr.Huy Quốc
0906.217.918

Tin khuyến mãi

Thống kê

  • Đang truy cập: 132
  • Khách viếng thăm: 123
  • Máy chủ tìm kiếm: 9
  • Hôm nay: 16,437
  • Tháng hiện tại: 359,110
  • Tổng lượt truy cập: 42,956,482

Tin tức

Dịch Vụ Sửa Chữa Tận Nơi

Mr. Đức Huy
0932.614.317