Intel: az utasításszintű párhuzamosítás fontossága

John Shen, az Intel Corporation mikroarchitektúra fejlesztésekkel foglalkozó laboratóriumának az igazgatója azt nyilatkozta, hogy a folyamatos fejlődés érdekében a közeljövőben nagyon komolyan át kell majd gondolni, hogy mi módon lehet a processzorok órajelenként végrehajtott utasításainak számát, valamint a processzorok frekvenciáját növelni. Shen a napokban a texasi Austinban megrendezésre került ICCD (International Conference on Computer Design) konferencián tartott előadásában arról beszélt, hogy a mikroprocesszorok fejlesztésével foglalkozó kutatóknak a jövőben többek között olyan problémákkal kell majd foglalkozniuk, hogy amennyiben az egyre magasabb működési frekvenciák mellett egyre hosszabb pipeline-okat hoznak létre, az negatív hatásokkal lehet az utasításszintű párhuzamosításra, és így a feldolgozás általános hatékonyságára.

Shen előadásában kitért arra, hogy az 50 MHz-es működési frekvenciájú Intel 486-os processzorok megjelenése óta a processzorok teljesítménye körülbelül a hetvenötszörösére nőtt, míg az órajel megközelítőleg az ötvenszeresére emelkedett. Shen szerint a hetvenötszörös teljesítménynövekedés nagyjából úgy vezethető le, hogy a fejlettebb gyártási technológiák által elérhetővé vált magasabb működési frekvencia tizenháromszoros sebességnövekedést jelent, a továbbfejlesztett mikroarchitektúráknak köszönhetően pedig nagyjából négyszeres gyorsulásról lehet beszélni. Shen azonban sajnálatosnak tartja, hogy a közelmúltban favorizált egyre hosszabb pipeline-ok és egyre magasabb frekvenciák miatt a 486-os processzorok óta csak körülbelül másfélszeres sebességnövekedést értek el az utasításszintű párhuzamosítás terén.

Az utasításszintű párhuzamosítás szélesebb pipeline-t igényel, mely megnöveli az egyes szakaszok komplexitását, azonban ez még mindig jobb, mintha vékonyabb és hosszabb pipeline-okat alkalmaznának. Shen elmondta, hogy vékonyabb és hosszabb pipeline-ok alkalmazásával növekszik a látencia, vagyis a lappangási idő, valamint az utasításszintű párhuzamosítás hatékonysága is jelentős mértékben csökken. Shen előadásából kiderült, hogy ezek az ő személyes tézisei, és ezekből még nem szabad messze menő következtetéseket levonni az Intel jövőben megjelenő chipjeit tartalmazó roadmapeket illetően. Említésre méltó, hogy Shen szerint az Intel a Pentium 4-es processzorok esetében nagyon jó kompromisszumot talált ebben a témában, ugyanis a huszonöt szakaszos pipeline, a 2 GHz-es működési frekvencia, valamint az utasításszintű párhuzamosítás támogatása mindenképpen örvendetes. Shen szerint egyébként a pár éven belül napvilágot látó több milliárd tranzisztort tartalmazó 10-30 GHz-es processzorok esetében az exponenciálisan növekvő áramfelvétel lesz a legnagyobb probléma.