NVIDIA: закон Мура приблизился к своему пределу

Около 40 лет назад один из основателей корпорации Intel — Гордон Мур (Gordon Moore) — высказал свою точку зрения относительно дальнейшего развития полупроводниковых чипов, которая впоследствии получила название закон Мура. Он сформулировал, что каждые два года число транзисторов, наиболее эффективно с точки зрения себестоимости размещаемых на единице площади микросхемы, будет удваиваться. При этом также должна удваиваться и производительность чипов. Кроме того, малоизвестное дополнение к закону Мура гласит, что одновременно с ростом количества транзисторов в каждом чипе будет наблюдаться снижение энергопотребления каждого такого чипа. С тех пор данный закон неуклонно подтверждается с некоторыми колебаниями во времени. Сам Мур несколько лет назад высказал мнение, что закон сохранит свою актуальность еще на протяжении 10-15 лет.

В интервью ресурсу Forbes исполнительный вице-президент по вопросам научных разработок компании NVIDIA Билл Далли (Bill Dally) рассказал о своих взглядах на дальнейшее развитие полупроводникового производства. По его мнению, закон Мура уже сейчас утрачивает свою актуальность. Так, последние несколько лет, несмотря на все усилия Intel неуклонно следовать закону Мура и удваивать количество транзисторов в процессорах, наблюдается некоторое отклонение от всех его высказываний. Так, не всегда удается добиться двукратного увеличения производительности каждые два года. Кроме того, энергопотребление чипов довольно часто не сокращается, а остается на прежнем уровне, а в некоторых случаях даже увеличивается.

Поэтому в последнее время все больше представителей IT сферы соглашаются с мнением, что технический прогресс достиг некоторого предела повышения производительности последовательных процессоров — CPU. Следовательно, дальнейшее наращивание производительности требует все более существенных затрат и не является столь же экономически выгодным, как ранее. Таким образом, достижение предела закона Мура может привести к стагнации во многих отраслях промышленности. И более приоритетным направлением становится использование параллельных вычислений. Сравнить последовательные и параллельные вычисления можно с чтением данного текста. В обоих случаях все слова читаются последовательно одно за другим, однако при параллельной обработке каждый отдельный абзац читается одновременно с другими, что позволяет обработать весь материал значительно быстрее.

Именно переход к энергоэффективным параллельным вычислениям позволит преодолеть проблемы, возникающие в связи с достижением предела закона Мура. При таком подходе используется большое количество вычислительных ядер, последовательная производительность каждого из которых относительно невысока и для питания которых не требуется большого количества энергии. Так, при параллельных вычислениях увеличение количества транзисторов в два раза (путем удвоения количества вычислительных блоков) приводит к двукратному повышению производительности. В то же время увеличение в два раза количества транзисторов в последовательных процессорах не приносит такого же результата, однако существенно повышает энергоемкость чипа. Однако для перехода к параллельным вычислениям требуется существенно переработать подход к написанию программного обеспечения, что может потребовать нескольких лет.