Unser PC führt eine Reihe von gemeinsame Aufgaben jeden Tag, während wir es verwenden, die das nächste Ziel geworden sind, um die Leistung zukünftiger Prozessoren zu verbessern. Dafür werden weder leistungsstärkere Kerne verwendet, noch bessere Caches, noch wird die Taktrate erhöht. Wenn nicht, hat man sich für einen anderen Weg entschieden, in einer Zeit, in der Leistung pro Energieverbrauch durch die Problematik des Klimawandels zur Maxime geworden ist.
Im Laufe des Tages erledigen wir mit unserem PC normalerweise eine Reihe sich wiederholender Aufgaben, denen wir keine Bedeutung beimessen, die jedoch eine große Menge an Verarbeitungsressourcen und Energie verbrauchen. Eine Möglichkeit, ein Upgrade in einer Welt zu erhalten, in der die absolute Leistungsmetrik Leistung pro Watt wird, ist jede Hardware, die in dieser Hinsicht hilft, immer willkommen.
Spezialteile für allgemeine Aufgaben
Die Ära, in der zusätzliche Leistung durch eine Erhöhung der Anzahl der Kerne und/oder der Taktfrequenz erzielt wurde, basiert das Paradigma der Zukunft stattdessen auf heterogenen Architekturen mit Beschleunigern und sogenannten domänenspezifischen Prozessoren. Die Leistungssteigerung wird sich also ins Spezifische verschieben.
Domänenspezifische Prozessoren
Aber was sind diese Teile der Hardware? Der zentrale Prozessor Ihres PCs bzw CPU wurde entwickelt, um alle Arten von Programmen auszuführen, aber was ist, wenn wir eine Einheit erstellen möchten, die nur zum Ausführen bestimmter Arten von Anwendungen verwendet wird? Als erstes werden wir uns alle Anweisungen ansehen, die von diesen Programmen nicht verwendet werden, um sie zu beseitigen. Dann werden wir die Ausführungseinheiten stärken, die diese Anweisungen verwenden, und insbesondere die Art der Daten berücksichtigen, die wir benötigen. Das heißt, jeder Prozessor, der keine CPU ist und für eine bestimmte Aufgabe verwendet wird, ist ein domänenspezifischer Prozessor, z. B. GPUs in Grafikkarten.
Es gibt jedoch einen ziemlich merkwürdigen Prozess, der Support-Chip, der anfangs sehr einfach war, wird am Ende immer komplizierter und benötigt schließlich Support-Hardware. Hier wiederholt sich der Kreislauf immer wieder. Zum Beispiel, und da wir über GPUs gesprochen haben, sind ein Beispiel für eine Entwicklung dieser Art NVIDIA's Tensor Cores und RT Cores, aber letztere sind eher wie Beschleuniger.
Beschleuniger
Beschleuniger hingegen sind einfacher, zunächst sind sie nicht programmierbar und daher können wir mit ihnen kein Programm ausführen. Ihr Programm ist mikroverdrahtet und daher in Hardware oder in ROM oder nichtflüchtigen Speicher geschrieben, auf den wir keinen Zugriff haben. Es hat die Besonderheit, dass es diese Funktion mit weniger Transistoren, weniger Energieverbrauch und in kürzerer Zeit als der von ihm unterstützte Prozessor ausführt. Sobald diese kurze Erklärung fertig ist, gehen wir zu dem, was uns interessiert.
Was sind häufige Aufgaben auf einem PC und wie werden sie beschleunigt?
Eine Möglichkeit, die Leistung in der Hardware zu beschleunigen, besteht darin, bestimmte Anweisungen schneller auszuführen. Eines der Probleme beim CPU-Design besteht darin, dass zum Erstellen komplexer Anweisungen einfache als Basis verwendet werden. Dies geschieht, um Platz auf dem Chip zu sparen, macht einige von ihnen jedoch weniger leistungsfähig, als wenn sie eigenständig implementiert worden wären. Die Idee ist nichts anderes, als die Anzahl der Taktzyklen zu reduzieren, die zum Ausführen von Programmen benötigt werden.
Nun, eine Reihe von gemeinsamen Aufgaben werden normalerweise täglich mit dem PC erledigt, die meisten davon sind uns nicht bewusst oder messen ihnen keine Bedeutung bei, aber Dinge wie:
- Das Speichern einer Datei von einem Format in ein anderes beinhaltet einen Konvertierungsprozess, bei dem ein komplexes Programm ausgeführt wird, das viel Prozessorzeit und Ressourcen verbraucht.
- Ein ähnlicher Fall wie der vorherige ist die Komprimierung und Dekomprimierung von Dateien im .zip .7z-Format. selten und andere.
- Andererseits ist die Installation eines Programms immer noch ein Vorgang, der mit dem vorherigen identisch ist, und wir alle wissen, wie mühsam es sein kann.
- Die Auflösungsskalierung von Bildern und Videos in Echtzeit, die Einbeziehung von Einheiten für Deep Learning wird es ermöglichen, diese Funktion in das System zu integrieren.
- Das Gleiche gilt für die Tonkorrektur wie die Rauschunterdrückung bei Aufnahmen.
Der Übernahmeprozess wird einige Zeit in Anspruch nehmen, da es zunächst einen Übernahmeprozess im Betriebssystem geben muss, damit verschiedene Anwendungen es in Zukunft verwenden können.
