الرئيسية - المساحة الإخبارية - تطور شرائح المعالجة: كيف تزيد سرعة وكفاءة شريحة متعددة النوى

تطور شرائح المعالجة: كيف تزيد سرعة وكفاءة شريحة متعددة النوى

على الرّغم من تزايد عدد الترانزيستورات على الشريحة الواحدة، وعلى الرغم من تناقص أبعادها أيضاً، إلا أن هنالك عامل آخر هام جداً سيلعب دور هام بزيادة قدرة الشرائح الحاسوبية والإلكترونية، وهو سرعة عمل الترانزيستورات نفسها، فالإحصاءات تشير إلى توقف معدلات تزايد سرعة الترانزيستورات بسبب الارتفاع الكبير في درجة حرارتها إذا ما زادت سرعتها أكثر من ذلك. لاستكمال تطوير الإلكترونيات، أصبح مُصنّعي الشرائح يقومون بزيادة عدد وحدات المُعالجة على الشريحة الواحدة، أو زيادة عدد النوى، وذلك لتطبيق الحوسبة بشكلٍ مُتوازي، وهو الأمر المعروف بـ “الشرائح متعددة النوى Multicores Chips”.

قد تُشكّل الطريقة التي تتبعها الشريحة لتوزيع عملياتها اختلافاً كبيراً في أدائها. في عام 2013، أظهر Daniel Sanchez، مهندس الكهرباء والحواسيب في معهد ماساتشوستس للتقانة MIT مع زملائه طريقةً جديدة لتوزيع البيانات حول بنوك الذاكرة للشريحة متعددة النوى والتي قد تُحسّن السرعة بنسبة 18% كمتوسط.

(إطلع أيضاً على المقال: تطور شرائح المعالجة: شريحة جديدة بعدة أنوية تعمل وفقاً لمتطلبات استهلاك الطاقة)

الآن، عند إجراء مُحاكاة تتضمن شرائح ذات 64 نواة، وجد Sanchez وزملائه طريقةً جديدة لتوزيع كلٍّ من الحسابات والبيانات على تلك الشريحة والتي تدفع سرعة الحوسبة بنسبة 46% وتخفف من استهلاك الطاقة بنسبة 36%.

درس الباحثون خوارزميات تدعى “الوضع والتوجيه Place and Route” التي يستخدمها مُصنّعي الشرائح لتصغير المسافات بين عناصر الدارة على الرقائق. عند استخدام هذه الخوارزميات لتحديد موضع الحسابات والبيانات على شريحة ذات 64 نواة، ستصل إلى النتيجة بعد العديد من الساعات. طور Sanchez وزملائه خوارزميتهم الخاصة والتي تحقق العمل السابق ببضع ميلي-ثانية وتتفوق كفاءتها بأكثر من 99%. “نحن نُراقب الطريقة المُعقدة التي تعمل بها الخوارزميات الاعتيادية ووجدنا طريقةً جديدة لتبسيطها.” كما يقول Sanchez.

ينشر النهج الجديد أولاً البيانات عبر الشريحة. ثانياً، يتم توزيع مهام حسابية أو “المواضيع Threads” عبر الشريحة لتكون قريبة من البيانات. أخيراً، يتم تحديد موضع البيانات بحسب مكان “المواضيع Threads”. ويقول Sanchez بهذا الخصوص :” إن الطاقة المُرتبطة بتحرك البيانات مُهمة جداً، فإنه من المهم التقليل من حركة البيانات بقدر المستطاع عبر الشرائح الضخمة نسبياً ومتعددة النوى.”

يتضمن النظام شاشة تأخذ مساحة 1% من مساحة الشريحة، والتي يظّن Sanchez أنها مهمة بسبب تحسينها الملحوظ على أداء الشريحة. أحد إيجابيات هذه الإستراتيجية أنه “كلما زاد حجم النظام، تزيد الفوائد بشكل ملحوظ، ذلك بسبب الزيادة النسبية في المسافة بين النوى، ولأن الخوارزمية يصبح لديها خيارات أكثر بكثير للقيام بالفعل الصحيح وتضخيم الأداء،” كما أضاف Sanchez.

إلى الآن، لم تستجيب أي شركة لعمل فريق البحث على النّوى المتعددة، “لكنني أتوقعها أن تكون مُفيدة للتّصميم مُتعدد النوى في أنابيب التجزئة Pipeline.” كما يقول Sanchez.

للإطلاع على البحث اضغط هنا.

المصدر: IEEE Spectrum

عن Michel Aractingi

طالب هندسة كهرباء في جامعة البلمند

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

x

‎قد يُعجبك أيضاً

الحاسوب الصيني “Tianhe-2” لا يزال أقوى حاسوب في العالم

صدر في شهر تشرين الثاني/نوفمبر من العام الحالي التقرير نصف السنوي، والشهير بتصنيف “Top500” والمختص ...