ابتکار تازه اینتل با پتنت SDC؛ ابرهسته‌های نرم‌افزاری برای جهش کارکرد تک‌رشته‌ای_خبررسان

تازه ترین پتنت اینتل با کد EP4579444A1 مشخص می کند که شرکت به جستوجو افزایش کارایی تک‌هسته‌ای است بدون آنکه فقطً به بزرگ‌تر کردن هسته‌ها یا افزایش مقیاس سخت‌افزاری متکی باشد.

به گزارش قسمت سخت افزار رسانه اخبار فناوری تکنا، در معماری‌های سنتی پردازنده، منفعت گیری از هسته‌های بزرگ مرسوم بوده اما این روش محدودیت‌های جدی دارد چون یک هسته زیاد بزرگ می‌تواند دچار بازده نزولی شود. اینتل برای تسلط بر این مشکل به جای اتکا بر کوچک‌تر کردن فرآیند ساخت یا افزایش فرکانس، ایده‌ای نوآورانه اراعه کرده که آن را SDC یا Software Defined Super Cores می‌نامد. بر پایه این پتنت، مجموعه‌ای از هسته‌های کوچک‌تر می‌توانند به طور مجازی در اوقات ملزوم به یک هسته بزرگ‌تر تبدیل شوند تا توان پردازشی بیشتری در ماموریت های تک‌رشته‌ای اراعه دهند.

ایده SDC در عمل به این صورت است که دو یا چند هسته کوچک‌تر به جای یک هسته بزرگ‌تر بار کاری را بین خود تقسیم می‌کنند اما خروجی کار هم چنان به شکل یک هسته واحد دیده می‌شود. چالش مهم اینجاست که تقسیم ماموریت های بین چند هسته و نگه داری ترتیب اجرای دستورات کار زیاد سختی است اما اینتل در این پتنت مدعی شده که مکانیزم طراحی‌شده قادر است ترتیب دستورات را به درستی نگه دارد و در سطح نرم‌افزار مدام همانند یک هسته بزرگ عمل کند. به گفتن ساده شبیه حالتی است که یک ماموریت واحد به دو نفر محول شود تا با همکاری سریع تر به آخر برسد. اگرچه در ظاهر همانند چندرشته‌ای است اما SDC مشخصاً بر اجرای عملیات تک‌رشته‌ای تمرکز دارد و مقصد آن افزایش نرخ اجرای دستورالعمل‌ها یا IPC در این سناریو است.

مزیت دیگر این فناوری آن است که برخلاف راه حلهای مرسوم، نیازی به افزایش ولتاژ یا فرکانس پردازنده ندارد. در واقع هنگامی یک کار سنگین تک‌رشته‌ای اجرا شود، CPU می‌تواند به طور پویا چند هسته کوچک‌تر را با یکدیگر ترکیب کند تا یک ابرهسته موقت بسازد و پردازش سریع تر انجام شود. اجرای این مطرح الزام تقسیم دقیق دستورالعمل‌ها بین هسته‌ها و هماهنگی مداوم برای نگه داری نظم دستورات است. اینتل توضیح داده که از مکانیزم‌هایی همانند Shadow Store Buffer برای ضمانت انتقال درست داده بین هسته‌ها منفعت خواهد گرفت.

با وجود این نوآوری، چالش‌های بسیاری باقی است. هماهنگ‌سازی بین هسته‌ها پیچیدگی بالایی دارد چون ربط بین‌هسته‌ای باید با حداقل تأخیر صورت گیرد تا کارکرد مطلوب حاصل شود. این چنین نحوه تعامل سیستم‌عامل با این هسته‌های مجازی و چگونگی شناسایی و تخصیص ماموریت های به آنها مسائلی کلیدی به حساب می اید. اگر اینتل موفق به از بین بردن این مانع ها شود، SDC می‌تواند تحولی جدی در طراحی پردازنده‌ها تشکیل کند و راهکاری نو برای افزایش کارایی تک‌رشته‌ای در آینده باشد.