Ny minnetype gir kraftigere prosessorer

IBM har forent to banebrytende teknikker, og forespeiler prosessorer med 48 MB cache.

Subramanian Iyer leder IBMs innsats for å utvikle mer effektive metoder innen produksjon av halvledere. Et problem han har arbeidet med i ti år, er at mangel på intern cacheminne gjør at man ikke får utnyttet hele den potensielle ytelsen i moderne prosessorer.

Prosessorer oppbevarer data midlertidig i sin integrerte cache (mellomlager) for å bruke så lite tid som mulig for å hente det inn igjen til nye regneoperasjoner. I moderne prosessorer brukes minne av typen SRAM til integrert cache, mens minnebankene på hovedkortet er av typen DRAM.

I forhold til DRAM er SRAM langt raskere: Data hentes på 0,8 til 1,0 nanosekunder for å hente data, mot 10 til 12 nanosekunder for DRAM. På den andre siden krever SRAM også langt mer elektronikk: En SRAM-bit krever seks transistorer, mens en DRAM-bit krever en transistor og en kondensator. Grovt sett innebærer det at SRAM krever tre ganger så mye plass som DRAM. Siden hastighet er så viktig for cache, velger man likevel SRAM.

I går kunngjorde Iyer at hans avdeling har gjort to viktige gjennombrudd som kan åpne for DRAM-cache, og dermed tredoble cachemengden på en prosessor uten å gjøre den fysisk større.

Det ene gjennombruddet er framstilling av DRAM med latens ned mot 1,5 nanosekunder, altså ned mot det man oppnår med SRAM. Det andre er metoder for å framstille denne typen DRAM i IBMs produksjonsprosess med silisium på isolator, den som brukes på prosessorer som Power og Cell.

Iyer regner med at IBMs første prosessorer med integrert DRAM-cache kan komme på markedet i 2008, da produksjonsprosessen legges om fra 65 til 45 nanometer. Han ser for seg prosessorer med fra 24 MB til 48 MB cache.

I dag er det vanlig med to til fire megabyte SRAM-cache. IBMs Power6-prosessor, som kommer til sommeren, vil få 8 MB cache. Intel kan levere sin Itanium-prosessorer i en variant med opptil 18 MB cache.

Iyer ser fram til at IBM vil kunne framstille prosessorer med en langt bedre balanse mellom cache og prosessorhastighet, og tror dette vil gi avgjørende framskritt i forhold til ytelse. Han sier dette er gjelder for vanlige énkjerne prosessorer, og i enda større grad for flerkjerne prosessorer.

Viktige anvendelser for prosessorer med store mengder intern cache er tungregning, lagring, servere og spill. IBM vil anvende teknologien i prosessorene Power og Cell, og også gjøre den tilgjengelig for applikasjonsspesifikke brikker (ASIC).

På grunn av kostnadene med å integrere DRAM-cache i prosessorer, har IBM hittil bare gjort det i helt spesielle tilfeller. Et eksempel er superdatamaskinen Blue Gene/L. Gjennombruddene til Iyer vil la selskapet gjøre dusinmaskiner mer avanserte enn denne svært spesialiserte supermaskinen.

Til toppen