Blick in die Prozessorzukunft

Um den Stromverbrauch zu senken, gehen die Prozessorhersteller vermehrt Kompromisse ein und verzichten zur Not auch auf Leistung.

Artikel erschienen in Swiss IT Magazine 2008/03

     

An der International Solid-State Circuits Conference von Anfang Februar in San Francisco präsentierten mit IBM, Intel und Sun fast alle grossen CPU-Hersteller ihre Pläne für die Zukunft.
Intel hatte dabei gleich zwei Extreme im Gepäck: «Silverthorne» und «Tukwila». «Silverthorne» ist für Mobile Internet Devices (MID) konzipiert und soll je nach Auslas­tung zwischen 0,6 und 2 Watt verbrauchen. Um dies zu erreichen, hat Intel einen Rückschritt hin zur In-Order-Execution vollzogen, bei der die Befehle strikt nacheinander abgearbeitet werden.



Dies braucht weniger Strom als die übliche Out-of-Order-Execution, ist aber auch langsamer, da beispielsweise beim Warten auf Daten keine anderen Befehle abgearbeitet werden. Weiter hat Intel die Anzahl Transis­toren im Vergleich zu aktuellen Prozessoren fast um den Faktor 10 reduziert. Trotzdem ist der Prozessor x86-kompatibel und beherrscht nebst SS3 auch AMD64, Intel VT und Hyperthreading. Bei Taktraten bis zu 2 GHz soll «Silverthorne» laut Intel etwa so schnell sein wie die ersten Pentium-M-Modelle.




«Tukwila», der erste Quad-Core-Itanium, wird dagegen ein richtiger Stromfresser: 170 Watt soll sich Intels reiner 64-Bit-Prozessor aus 2 Milliarden Transistoren genehmigen – 25 Prozent mehr als der Vorgänger. Und dies bei relativ tiefen Taktraten bis 2 GHz. «Tukwila» bringt als erster Intel-Prozessor die Hypertransport-Alternative Quickpath mit, die den veralteten FSB ablöst. Dazu kommen zwei integrierte Speichercontroller. Laut Intel soll der neue Itanium etwa doppelt so schnell wie die aktuellen Dual-Core-Modelle werden. Erste Server mit dem Prozessor werden für Anfang 2009 erwartet.



Dass die In-Order-Execution wieder populär wird, zeigt auch Sun beim 16-Core-Prozessor «Rock», der eine Parallelentwicklung zum UltraSPARC ist. Sun ist der Meinung, dass die Vorteile bezüglich Skalierung, Stromverbrauch und Platzverbrauch den Leistungsverlust zur Out-of-Order-Execution mehr als aufwiegen. «Rock» zieht aber vor allem mit den Scout Threads (eine Art Prefetching) sowie Transactional Memory Aufmerksamkeit auf sich, das die ineffizienten Locks beim Speicherzugriff obsolet machen soll.



Die neuen Features brauchen aber ihre Zeit: Der ursprünglich anvisierte Erscheinungstermin vom zweiten Halbjahr 2008 hat Sun soeben um ein Jahr nach hinten verschoben.
Eher kosmetischer Natur sind die Veränderungen, die IBM beim nächsten Cell anstrebt. Durch Umstellung auf einen 45-nm-Herstellungsprozess soll der Prozessor um gut ein Drittel kleiner werden und 40 Prozent weniger Strom benötigen. Er soll zudem künftig Taktfrequenzen von bis zu 6 GHz erreichen.



Weiterentwicklungen gab es auch beim Speicher. Sandisk hat NAND mit 3 statt 2 Bit pro Zelle demonstriert, was billigeren und natürlich grösseren Speicher ermöglichen soll. Ausserdem wurde bei den 2-Bit-Zellen der Herstellungsprozess von 56 auf 45 nm verkleinert. Intel hatte erstmals DDR-NAND-Flash-Speicher dabei. Er soll Datentransferraten von 200 Mbps beim Lesen und 100 Mbps beim Schreiben erreichen. Zusammen mit STM hat Intel ausserdem erste Muster des nicht flüchtigen Phase Change Memory hergestellt und an Kunden geliefert.





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