پتنت انقلابی اینتل برای نسل‌های آینده CPU؛ ساخت ابرهسته‌های مجازی با ترکیب چند هسته کوچک‌تر

اینتل با ثبت پتنت جدیدی به نام «ابر هسته‌های نرم‌افزار محور» یا SDC، راهکاری نوآورانه برای افزایش چشمگیر عملکرد تک‌هسته‌ای ارائه کرده است. این فناوری به جای ساخت هسته‌های فیزیکی بزرگ و پرمصرف، چندین هسته استاندارد را به صورت موقت با هم ترکیب می‌کند تا یک هسته مجازی فوق‌العاده قدرتمند بسازد.

اینتل پتنت جدید و بسیار جالبی را به ثبت رسانده که می‌تواند تعریف ما از عملکرد تک‌هسته‌ای را برای همیشه تغییر دهد. این فناوری که «ابر هسته‌های نرم‌افزار محور» یا Software Defined Super Cores نام دارد، راهکاری هوشمندانه برای دستیابی به قدرت پردازشی فوق‌العاده بالا بدون نیاز به ساخت هسته‌های فیزیکی غول‌پیکر و پرمصرف است.

ابر هسته مجازی چیست و چگونه کار می‌کند؟

تا به امروز، راه اصلی برای افزایش عملکرد تک‌هسته‌ای، بالا بردن سرعت کلاک و بزرگ‌تر کردن ساختار فیزیکی هسته‌ها بوده است. این رویکرد اگرچه مؤثر، اما به قیمت مصرف انرژی بسیار بالا و تولید حرارت زیاد تمام شده است.

ایده اصلی پشت SDC بسیار جذاب است؛ به جای اینکه یک هسته فیزیکی بزرگ و قدرتمند بسازیم که در بسیاری از مواقع انرژی زیادی را هدر می‌دهد، چرا چند هسته کوچک‌تر و بهینه‌تر را با یکدیگر ترکیب نکنیم تا در صورت نیاز، مانند یک هسته واحد و بسیار قدرتمند عمل کنند؟

اینتل در این پتنت توضیح می‌دهد که فناوری SDC به نرم‌افزار اجازه می‌دهد تا یک برنامه یا وظیفه سنگین را به بلوک‌های کوچک‌تر تقسیم کند. سپس این بلوک‌ها به صورت موازی روی دو یا چند هسته فیزیکی اجرا می‌شوند. نکته کلیدی اینجاست که یک سیستم هوشمند با دستورالعمل‌های ویژه و حافظه اشتراکی سریع، تضمین می‌کند که نتایج این پردازش‌های موازی به ترتیب صحیح و بدون خطا با یکدیگر ترکیب شوند.

از دید سیستم‌عامل، این مجموعه از هسته‌های ترکیب شده، تنها یک هسته منطقی بسیار قدرتمند به نظر می‌رسد. به این ترتیب، بدون نیاز به تغییرات گسترده در نرم‌افزارها، می‌توان از قدرت ترکیبی چند هسته برای اجرای سریع‌تر وظایف تک رشته‌ای بهره برد.

از بولدوزر AMD تا هایپرتردینگ معکوس

علاقه‌مندان به دنیای سخت‌افزار با شنیدن این ایده، ممکن است به یاد مفاهیم قدیمی‌تری مانند ریزمعماری Bulldozer از AMD و فناوری Clustered Multi-Threading بیافتند. تفاوت اصلی پتنت جدید اینتل آن است که در ریزمعماری بولدوزر، یک هسته بزرگ به ماژول‌های کوچک‌تر تقسیم می‌شد، اما رویکرد اینتل دقیقاً برعکس است و چندین هسته کامل را با یکدیگر ادغام می‌کند.

برخی نیز به شایعه قدیمی هایپرتردینگ معکوس اشاره می‌کنند که از دوران پردازنده‌های Pentium 4 مطرح بود. به نظر می‌رسد اینتل پس از سال‌ها، سرانجام این ایده را به شکل یک پتنت رسمی و قابل اجرا درآورده است. همچنین گمانه‌زنی‌هایی وجود دارد که این فناوری ممکن است به نوعی با پروژه لغوشده Royal Core اینتل مرتبط باشد؛ پروژه‌ای که هدف آن دستیابی به جهش عظیم IPC بود اما به دلیل پیچیدگی و هزینه بالا کنار گذاشته شد.

در همین رابطه بخوانید:

– به عصر CPU 2.0 خوش‌آمدید؛ افزایش عملکرد پردازنده تا 100 برابر با راهکار استارت‌آپ فنلاندی

– رشته (Thread) پردازنده چیست؟ چرا تعداد رشته ها در CPU مهم است؟

موفقیت نهایی SDC به شدت به همکاری سیستم‌عامل‌ها و نرم‌افزارها برای زمان‌بندی (Scheduling) صحیح وظایف روی این هسته‌های ادغام‌شده بستگی دارد. با این حال، ثبت این پتنت نشان می‌دهد که اینتل در حال آزمایش روش‌های جدیدی برای عبور از محدودیت‌های فعلی در افزایش عملکرد تک‌هسته‌ای است.

انتظار نمی‌رود این فناوری را در نسل‌های نزدیک مانند Nova Lake ببینیم، اما این پتنت دیدی کلی از استراتژی اینتل برای پردازنده‌های نیمه دوم دهه جاری میلادی به ما می‌دهد.