Gordon Moore ponad 40 lat temu określił rytm pracy inżynierów Intela: co dwa lata powinni podwajać liczbę tranzystorów w procesorze.

Już 44 lata temu współzałożyciel koncernu Intel – Gordon Moore – przewidywał, że liczba elementów elektronicznych tworzących procesor będzie podwajać się co dwa lata, co oznaczać będzie proporcjonalny wzrost jego wydajności. To prawo pozostaje niezmienne. Oczywiście Moore nie mógł wtedy przewidzieć, że inżynierowie z Intela stworzą rodzinę procesorów Atom. Podobnie jak tanie auto koncernu Renault – Dacia Logan – ma on słabe parametry, ale dzięki wynikającej stąd niskiej cenie sprzedaje się jak świeże bułeczki.

W tym szaleństwie jest metoda: nowoczesne komputery z procesorami Intel Core 2 czy Core i7 oferują wydajność, którą są w stanie wykorzystać jedynie nieliczne programy, a w rzeczywistości potrzebuje jej jedynie garstka użytkowników. Większość zadań z zupełnie akceptowalną szybkością może wykonać trzyletni komputer. Porównywalną moc obliczeniową oferują właśnie procesory Atom. Mogą one być stosowane nie tylko w urządzeniach mobilnych – według Intela do końca 2009 roku te miniukłady osiągną 50-procentowy udział w segmencie komputerów stacjonarnych dla początkujących użytkowników. Wygląda więc na to, że można zarobić również na odwróceniu prawa Moore’a. Ów paradoks prowadzi do tego, że otwarcie skompresowanego archiwum ZIP o wielkości 50 MB na przeciętnym netbooku zajmuje około minuty. Ten sam plik na komputerze z Core 2 Duo otworzymy w mgnieniu oka.

Polaris: Setki małych Atomów w jednym procesorze

Atom to jednak dla Intela zaledwie punkt startowy. Producent doskonale wie, że coraz więcej zadań – na przykład wyświetlanie trójwymiarowych filmów w rozdzielczości HD – będzie wymagać wysokowydajnych procesorów. Jak rozwiązać ten problem? Intel pracuje nad procesorem złożonym z setek rdzeni – w praktyce oznacza to setki wspólnie pracujących niezbyt wydajnych Atomów. Taki układ można dowolnie skalować, by w jednej chwili oszczędzać energię, a za moment otworzyć wielogigabajtowe archiwum w ciągu sekundy.

Stworzony przez Intela Teraflops Research Chip to pierwszy efekt prac nad procesorami złożonymi z setek rdzeni – mają być wprowadzone na rynek w ciągu najbliższych 10 lat. Pierwszy prototyp, czyli Polaris (wyposażony w 80 rdzeni), Intel zaprezentował w 2007 roku. Układ osiągał wydajność 1 teraflopsa przy zużyciu energii na poziomie jedynie 46 W. Dla porównania obecnie dostępne procesory czterordzeniowe osiągają jedynie moc 40 gigaflopsów. Polaris nie został wprowadzony na rynek, ale stał się podstawą niecierpliwie oczekiwanej architektury Larrabee. Pierwszym chipem wykorzystującym tę architekturę będzie układ graficzny, który dzięki zgodności z technologią x86 będzie doskonale nadawał się do wykonywania obliczeń 3D związanych ze śledzeniem promieni, jak również przejmowania w razie potrzeby części zadań zwykłego procesora.

By umieścić wiele rdzeni w jednym układzie scalonym, konieczna jest dalsza miniaturyzacja ich elementów. Nie da się jednak tego osiągnąć dotychczas wykorzystywaną metodą fotolitografii. Już teraz długość fal światła wykorzystywanych w procesie produkcji laserów, wynosząca około 200 nanometrów, jest większa niż tworzone struktury. Produkcję umożliwia zastosowanie specjalnych soczewek i wodnych powłok immersyjnych. Tego rodzaju rozwiązania pozwoliły Intelowi na przykład zintegrować układ graficzny z mającym pojawić się na koniec tego roku procesorem Westmere wykonanym w technologii 32 nm.

Miękkie promieniowanie rentgenowskie: AMD i IBM mogą prześcignąć Intela

W ciągu najbliższych dwóch lat Intel planuje zainwestować w technologie umożliwiające dalszą miniaturyzację. Badania mają umożliwić tworzenie układów o strukturach mniejszych niż 22 nm poprzez naświetlanie płytek światłem ekstremalnie ultrafioletowym (EUV) o długości fali ok. 20 nm. Nie jest jednak pewne, czy Intel pozostanie liderem miniaturyzacji: IBM i AMD mają już za sobą udany eksperyment z fotolitografią EUV – w sierpniu 2008 roku firmy zaprezentowały pierwszą działającą komórkę SRAM wykonaną w technologii 22 nm. Takie komórki są najczęściej pierwszymi układami, za pomocą których testuje się nowe sposoby wytwarzania układów przed ich wprowadzeniem do produkcji masowej. Odpowiednik Intela ma pojawić się dopiero jesienią tego roku.

Kamienie milowe w historii procesorów

1989

80486

Pierwszy procesor Intela wykonany w technologii x86 zbudowany z więcej niż miliona tranzystorów. 32-bitowy układ pracował z częstotliwościami od 16 do 100 MHz i był sprzedawany do połowy lat 90.

1993

Pentium

Wśród 3 milionów tranzystorów trafiały się wadliwe, przez co procesorom Pentium zdarzały się błędy obliczeniowe.

1997

Pentium II

Ostatnie wersje układów Pentium II były taktowane częstotliwością 450 MHz i składały się z ok. 7,5 miliona tranzystorów, co było możliwe dzięki zintegrowaniu z procesorem pamięci podręcznej cache.

1998

Celeron

Tani procesor Intela do zastosowań domowych bazował na architekturze Pentium II, ale został pozbawiony pamięci cache drugiego poziomu.