Os processadores modernos utilizam uma infinidade de técnicas avançadas para aprimorar o desempenho, a eficiência e as capacidades. Aqui estão alguns dos mais recentes:
inovações arquitetônicas: *
Chiplets: Em vez de uma única matriz monolítica, os processadores são construídos a partir de múltiplas matrizes menores (chipets) conectadas através de interconexões de alta largura de banda. Isso permite a fabricação mais fácil, a escala para contagens de núcleo maior e mistura de diferentes tipos de chipets (por exemplo, CPU, GPU, acelerador de AI). A Ryzen e a Intel da AMD são exemplos.
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Integração heterogênea: Processadores de construção de diversos componentes além de apenas núcleos de CPU, incluindo aceleradores de hardware especializados para a IA (como núcleos de tensoros em NVIDIA GPUs ou núcleos matriciais nas GPUs AMD), aprendizado de máquina e outras tarefas. Isso permite o desempenho otimizado em cargas de trabalho específicas.
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Arquiteturas avançadas de cache: Sistemas de cache maiores e mais sofisticados com técnicas aprimoradas de gerenciamento de dados e pré -busca para reduzir a latência de acesso à memória. Isso inclui técnicas como o compartilhamento de cache de último nível (LLC) entre núcleos e algoritmos inteligentes de cache para prever as necessidades de dados.
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Previsão de ramificação aprimorada: Unidades de previsão de filiais mais precisas e sofisticadas para minimizar as barracas de pipeline e melhorar a eficiência da execução de instruções. Eles usam técnicas de aprendizado de máquina para aprender o comportamento do programa.
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Melhorias de execução fora de ordem: Algoritmos e hardware sofisticados para reordenar as instruções dinamicamente no tempo de execução para maximizar o paralelismo e reduzir os ciclos ociosos.
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Arquiteturas centradas em dados: Arquiteturas otimizadas para mover e processamento de dados com eficiência, geralmente utilizando subsistemas especializados de hardware e memória. Isso é crucial para aplicativos com uso intenso de dados, como IA e Big Data.
Fabricação e materiais: *
Litografia EUV (Extreme Ultravioleta): Permite a criação de transistores incrivelmente pequenos, permitindo maior densidade do transistor e menor consumo de energia. Isso é crucial para promover a lei de Moore.
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FINFET e GAAFET Transistores: Arquiteturas de transistor 3D (os Finfets estão sendo gradualmente substituídos por FETs de portão-GaAFETs) que oferecem controle aprimorado sobre o fluxo de corrente, vazamento reduzido e maior desempenho em menor potência.
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Técnicas avançadas de embalagem: Técnicas além dos chipets, incluindo o empilhamento 3D de matrizes, para aumentar ainda mais a densidade e o desempenho. Os exemplos incluem a tecnologia Foveros e TSV (passageiros VIAs) da Intel.
Gerenciamento de energia: *
tensão adaptativa e escala de frequência (AVFs): Ajustando dinamicamente a tensão e a frequência de diferentes componentes do processador com base na carga de trabalho, maximizando o desempenho e minimizando o consumo de energia.
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Gatagem de potência: Desligando completamente as partes inativas do chip para economizar energia.
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Estados do poder inteligente: O gerenciamento sofisticado de energia declara que equilibra o desempenho e o consumo de energia com base nos padrões de uso.
Software e co-design de hardware: *
Virtualização assistida por hardware: Suporte aprimorado para tecnologias de virtualização, permitindo a execução eficiente de várias máquinas virtuais simultaneamente.
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Recursos de segurança no nível de hardware: Recursos de segurança integrados, como ambientes de execução confiáveis (TEEs), para proteger dados confidenciais do acesso não autorizado.
Estes são alguns dos avanços mais significativos. As técnicas específicas usadas variam dependendo do fabricante, do mercado-alvo (por exemplo, computação de alto desempenho, dispositivos móveis) e as metas de design do processador específico. O campo está em constante evolução, com novos avanços emergindo regularmente.
