Intel temmer lyset

[Gambler FEX online]

Hva med vekselstrømsmotstand (impedans) og kondensatoreffekten? Hvis du sender vekselstrøm til danmark, kommer det ikkeno fram, har dette noe å si på kretskort og overføringskabler? Blir svingningene for små virker ledningen som en kondensator.

[Anders Jensen]

Hva med vekselstrømsmotstand (impedans) og kondensatoreffekten? Hvis du sender vekselstrøm til danmark, kommer det ikkeno fram, har dette noe å si på kretskort og overføringskabler? Blir svingningene for små virker ledningen som en kondensator.

Så definitivt. Induktans og kapasitans må en ta med i beregningen selv når en overfører data internt på en brikke også. Før 90nm var det ikke vanlig å modulere induktans, men fra og med 90nm viste det seg at komponenten ble for stor til å ignorere. De som husker tilbake merket seg kanskje at mange hadde problemer med å innfri forventningene på akkurat 90nm. Skal du f.eks flytte data over på andre siden av en typisk chip vil det ikke holde med en logisk gate bygd med minimumstørrelse transistorer, en må gjerne ha større transistorer og/eller flere buffere langsetter transmisjonslinjen internt på brikken. Mener å huske P4 Prescott hadde ca 100.000 slike buffre internt. Det drar en del strøm det også...

 

Skal en ut på et kretskort eller kabel blir problemene tilsvarende større ettersom hvor langt det er og hvilke materialer og geometrier som er benyttet i leder og isolasjon. Optisk transmisjon mellom brikker er en nødvendighet i fremtiden og det har en vel vært klar over lenge. Problemet er å få det til billig nok og fysisk lite nok.

Endret 2. august 2010 av Anders Jensen

[Kaptein...]

Duplex?

[Anders Jensen]

Feedback?

[Torbjørn]

tillater meg å legge ved en prinsipsskisse for en elektrisk leder, når du dytter inn et elektron i ene enden (som elektrisk spenning søker å gjøre), dytter du samtidig et annet ut i andre enden. Uten at prinsippet begrenser seg til geometrien som er avbildet.

[Anders Jensen]

tillater meg å legge ved en prinsipsskisse for en elektrisk leder, når du dytter inn et elektron i ene enden (som elektrisk spenning søker å gjøre), dytter du samtidig et annet ut i andre enden. Uten at prinsippet begrenser seg til geometrien som er avbildet.

"Samtidig" er relativt i denne sammenhengen (host). Kjedereaksjonen beveger seg med ca 0,95 til 0,6 ganger lysets hastighet avhengig av lederen.

Endret 2. august 2010 av Anders Jensen

[sinnaelgen]

Elgen: Jeg siterer:

Merk at man her snakker om bruk som signalfører, ikke signalbehandler.

Optisk signalbehandling vil neppe bli aktuelt i fremtiden, nettopp på grunn av avstander og forsinkelse. Optiske kretser kan ikke bli mindre enn bølgelengden på synlig lys, mens elektroniske kretser allerede er under 1/10 av bølgelengden på synlig lys. Man kan ikke minke bølgelengden noe særlig uten at kretsene vil gå i oppløsning av ioniserende stråling. Med andre ord vil man aldri kunne krympe en optisk krets til så små dimensjoner som dagens elektriske kretser har.

 

du mer at man vil bruke mere optiske tilkoblinger i stedet for de elektriske ?

 

hvis lyset er tregere en det elektriske signalet hvordan kan man da oppnå en hastighets gevinst.

 

nå er det jo også slik at flere og flere husstander får fiber i stedet for kobber. her oppnår man en forbedring , men hvordan kan intel oppnå bedre ytelse på en databehandling på denne måten når det ikke er selve databehandlingen som blir bedre ?

[Simen1]

du mer at man vil bruke mere optiske tilkoblinger i stedet for de elektriske ?

Det er mulig jeg misforsto det siste innlegget ditt. Jeg trodde du pratet om optisk signalbehandling i tillegg til tilkobling (busser).

 

Optikk vil som sagt ikke overta noe signalbehandling fra transistorer av de grunnene jeg nevnte. Som transportmedie vil det som sagt bli mer optisk.

 

hvis lyset er tregere en det elektriske signalet hvordan kan man da oppnå en hastighets gevinst.

Fordi det betyr noe hva som kommer fram i andre enden. Dersom signalet (bit) drunker i støy, signalreflekser og er alt for svakt så er det likegyldig om det det kommer elektroner ut i andre enden eller ikke. Det er signalet som teller, ikke elektronene. Fotoner bærer signalet mer upåvirket enn elektroner. Dermed kan man redusere antall parallelle ledere og samtidig øke båndbredden.

 

nå er det jo også slik at flere og flere husstander får fiber i stedet for kobber. her oppnår man en forbedring , men hvordan kan intel oppnå bedre ytelse på en databehandling på denne måten når det ikke er selve databehandlingen som blir bedre ?

Det kommer av at transistorbaserte prosessorer lettere vil kunne samarbeide fordi kommunikasjonen (transport av data mellom de) går raskere. At optiske fiber vil ta mindre plass enn tradisjonelle databusser internt i maskinene gjør at man kan plassere ting tettere. Tettere plassering = raskere kommunikasjon.

 

Du kan godt sammenligne det med å redusere reisetida til en pendler ved å redusere reisestrekningen, uten å øke fartsgrensa.

[sinnaelgen]

du mer at man vil bruke mere optiske tilkoblinger i stedet for de elektriske ?

Det er mulig jeg misforsto det siste innlegget ditt. Jeg trodde du pratet om optisk signalbehandling i tillegg til tilkobling (busser).

 

Optikk vil som sagt ikke overta noe signalbehandling fra transistorer av de grunnene jeg nevnte. Som transportmedie vil det som sagt bli mer optisk.

 

hvis lyset er tregere en det elektriske signalet hvordan kan man da oppnå en hastighets gevinst.

Fordi det betyr noe hva som kommer fram i andre enden. Dersom signalet (bit) drunker i støy, signalreflekser og er alt for svakt så er det likegyldig om det det kommer elektroner ut i andre enden eller ikke. Det er signalet som teller, ikke elektronene. Fotoner bærer signalet mer upåvirket enn elektroner. Dermed kan man redusere antall parallelle ledere og samtidig øke båndbredden.

 

nå er det jo også slik at flere og flere husstander får fiber i stedet for kobber. her oppnår man en forbedring , men hvordan kan intel oppnå bedre ytelse på en databehandling på denne måten når det ikke er selve databehandlingen som blir bedre ?

Det kommer av at transistorbaserte prosessorer lettere vil kunne samarbeide fordi kommunikasjonen (transport av data mellom de) går raskere. At optiske fiber vil ta mindre plass enn tradisjonelle databusser internt i maskinene gjør at man kan plassere ting tettere. Tettere plassering = raskere kommunikasjon.

 

Du kan godt sammenligne det med å redusere reisetida til en pendler ved å redusere reisestrekningen, uten å øke fartsgrensa.

 

de jeg pratet om i sta var nokk mer om hvordan hovedkort ,tilleggskort o.l ville være i forhold til dagens variant .

 

 

ressomanget dit med reisetide vet jeg nå ikke om jeg helt forstod ( eller er 100% ening ) .

 

jeg ser det mer som en trafikkmaskin der kjøretøyene ikke påvirkes av hverandre.

nesten som det er tog som kjøre på egne reserverte baner.

 

nå er vel målet på sikt å få til kretser som bruker lys i stedet elektroner .

det var jo det som var den opprinnelige ideen.

[Thorsen]

Den optiske teknologien har en stor fordel ovenfor den elektriske.

 

Det er utrolig lett å skjerme en optisk leder for støy, altså andre optiske kilder, man trenger bare et tynt lag med materie som ikke leder lys.

 

For elektriske ledere derimot er det ikke enkelt.

 

Hvis du legger to elektriske ledere nært hverandre slik som dette:

 

Leder 1------------------------------------------------

Leder 2------------------------------------------------

 

Så vil signalet i de to lederne smitte over på hverandre på grunn av kapasitiv kobling. Spesielt ille er det dersom leder 1 fører raskt endrende digitalt signal f.eks et klokkesignal. Hvor mye smitte der er avhenger av signalenes styrke og også hva som ligger mellom lederne, men til og med i luft er det en viss kapasitiv kobling.

 

Vedlagt bilde er selvtatt, dette er fra et enkelt kretskort med ca 0,5mm tykke kreskortbaner adskilt med en avstand på 0,5mm. Det øverste signalet er en klokkepuls, mens det nederste er data (0 eller 1). Man ser klart hvordan klokkesignalet smitter over på datasignalet. (Forenklet)

 

 

I den gode P-Ata kabelen var det 40 slike ledere ved siden av hverandre. Og hvis du ser på ditt eget hovedkort vil du se flust av slike sett med ledere, såkalte busser.

 

Med optikk derimot kan en klare seg med en enkel og tynn kabel, bare skjermet med noen mikrometer. Forskjellige data kan sendes i samme leder, f.eks kan klokkepulsen sendes med rødt lys, mens dataene sendes med gult lys. (Forenklet)

 

 

Edit: Merk der jeg har skrevet forenklet betyr det at jeg ikke forteller hele sannheten. Enhver som har lyst til å ta en doktorgrad i optikk eller elektronikk kan lett studere seg frem til hele, eller iallefall mer av sannheten. Jeg synes uansett det er et poeng å holde forklaringene enkle, og understreke det prinsipielle

Endret 2. august 2010 av Thorsen

[Malevolence]

Elgen: Jeg siterer:

Merk at man her snakker om bruk som signalfører, ikke signalbehandler.

Optisk signalbehandling vil neppe bli aktuelt i fremtiden, nettopp på grunn av avstander og forsinkelse. Optiske kretser kan ikke bli mindre enn bølgelengden på synlig lys, mens elektroniske kretser allerede er under 1/10 av bølgelengden på synlig lys. Man kan ikke minke bølgelengden noe særlig uten at kretsene vil gå i oppløsning av ioniserende stråling. Med andre ord vil man aldri kunne krympe en optisk krets til så små dimensjoner som dagens elektriske kretser har.

 

Thorsen beskrev allerede en av fordelene jeg prøvde å gå inn på.

 

 

Ytterligere er jeg usikker på det du sier om at lys krever en viss størrelse grunnet bølgelengde. Det jeg vet er at kapasitet i en optisk leder øker jo tynnere den er grunnet forsinkelse i refleksjoner i veggene i lederen. *edit* Slo opp, optiske ledere kan være mindre enn bølgelengde.

 

Og ikke minst, i en optisk leder kan du i teorien ha flere signaler i samme leder (f.eks. rød, grønn, infrarød osv) som ytterligere øker båndbredden. *edit* Det eksisterer allerede.

 

Kapasiteten er allerede latterlig mye mer på en optisk fiber enn en elektrisk leder. Mtp på størrelse, beskyttelse mot forstyrrelser og båndbredde er det vanskelig å komme utenom.

 

 

 

Endret 2. august 2010 av Punkin Penguin

[Simen1]

Du kan godt sammenligne det med å redusere reisetida til en pendler ved å redusere reisestrekningen, uten å øke fartsgrensa.

ressomanget dit med reisetide vet jeg nå ikke om jeg helt forstod ( eller er 100% ening ) .

Tenk deg et elektrisk eller optisk signal som skal fra A til B. For å regne ut reisetiden for signalet må man vite avstand og hastighet. Hastigheten er 67% av lysets hastighet. Hvordan korter man ned reisetiden når hastigheten er fast og upåvirkelig? Jo, da reduserer man avstanden. Halverer man avstanden så halveres tiden.

 

Analogien med pendleren er akkurat det samme. Pendleren bor f.eks 90 km unna arbeidsstedet og fartsgrensa er 90 km/t. Ergo tar det 1 time å reise til jobben. Hvordan kan man gjøre det raskere? En mulighet er å øke fartsgrensa, men nå er den allerede 90 km/t så det er lite man kan gjøre der. Men man kan redusere avstanden, f.eks ved at pendleren flytter til et sted nærmere jobben eller jobben flytter nærmere bostedet eller at man finner en mer direkte reisevei. F.eks gjennom en tunnel fra fjordbunn til fjordbunn i stedet for ut en lang fjord og inn i neste lange fjord. Halverer man avstanden så kommer pendleren seg på jobb på en halvtime. Selv om fartsgrensa forblir 90 km/t.

 

Siden lysets hastighet er en absolutt grense så er eneste mulige måte å redusere reisetiden for signaler mellom ulike kretser å redusere avstanden signalet må gå.

[sinnaelgen]

Elgen: Jeg siterer:

Merk at man her snakker om bruk som signalfører, ikke signalbehandler.

Optisk signalbehandling vil neppe bli aktuelt i fremtiden, nettopp på grunn av avstander og forsinkelse. Optiske kretser kan ikke bli mindre enn bølgelengden på synlig lys, mens elektroniske kretser allerede er under 1/10 av bølgelengden på synlig lys. Man kan ikke minke bølgelengden noe særlig uten at kretsene vil gå i oppløsning av ioniserende stråling. Med andre ord vil man aldri kunne krympe en optisk krets til så små dimensjoner som dagens elektriske kretser har.

 

Thorsen beskrev allerede en av fordelene jeg prøvde å gå inn på.

 

 

Ytterligere er jeg usikker på det du sier om at lys krever en viss størrelse grunnet bølgelengde. Det jeg vet er at kapasitet i en optisk leder øker jo tynnere den er grunnet forsinkelse i refleksjoner i veggene i lederen.

 

Og ikke minst, i en optisk leder kan du i teorien ha flere signaler i samme leder (f.eks. rød, grønn, infrarød osv) som ytterligere øker båndbredden.

 

 

 

har en 16 farger så ha man 16 bit i samme kabel.

men da må også mottakeren detektere fargene

 

man må huske på at kretskort ( og ikke minst integrerte kretser) ikke bare har baner hved siden av hverandre men de liger over hverandre også

[Malevolence]

Men det er jo problemet, at 16 bit kabler (16 ledere) er 16 ganger så mange som lys. 

 

Anbefaler lesing av artikkelen Anandtech har om prosjektet. Den beskriver shortcomingsene til kobber.

 

 

[Thorsen]

[quote name='den andre elgen' date=' 3. august 2010 - 00:20'

man må huske på at kretskort ( og ikke minst integrerte kretser) ikke bare har baner hved siden av hverandre men de liger over hverandre også

 

Ja, men de har like store problemer med kapasitiv kobling, støy og signalsmitte. Samtidig dess flere lag dess dyrere blir kortene å produsere, dess tynnere må også avstanden mellom lagene bli (siden vi ikke ønsker hovedkort som er 5cm tykke).

[Simen1]

"Parallelle signalbusser" er et begrep som også innbefatter ledere som ligger stablet i høyden på kretskort. F.eks er det vanlig at minnebusser bruker 2 lag av kretskortet.

[Malevolence]

Det er sant, men det er fortsatt problemer med:

 

Antall tilknytningspunkter (enda mer forståelig ved 6 lags-PCB.

 

Begrenset i lag-tykkelse grunnet elektromagnetiske egenskaper som også oppstår når de ligger parallellt.

 

Penget er vel ikke at kobber ikke fungerer godt nok, men det har begrensninger, og enkelte steder er det allerede begrenset (f.eks. minneavstand)

 

 

 

Endret 3. august 2010 av Punkin Penguin

[Anders Jensen]

Hva som er raskest av elektrisk og optisk er ikke helt trivielt å avgjøre og det avhenger mye av implementasjon. En må også huske at ytelse har to aspekter; responstid og gjennomstrømning. Det er ikke bare viktig hvor fort en pendler kan komme seg på jobb, men også hvor mange som kan komme tidsnok på jobb for å dra den sammenligningen. Eller for å kombinere de; hvor fort kan du komme deg på jobb når det er kø (loaded latency).

 

Det er imidlertid et praktisk tak på ca 12GHz for elektrisk overføring mellom brikker selv på samme PCB, i følge Intel. Nøyaktig hvor en setter grensa avhenger imidlertid også av hvor mye effekt en er villig til å bruke, hvilke materialer en er villig til å betale for og avstand. Når vi begynner å nærme oss 10GHz overføring, QPI ligger på vel 3,2GHz nå, så blir det fort billigere og mer energieffektivt med denne nye typen optisk kobling.

 

Et resultat av problemet med elektrisk overføring kan lett sees ved å se på dagens CPU sokler kontra de vi hadde for 10 år siden. Antallet pinner i soklene har ca 10 doblet seg, der pinner til signal har vært den vesentlige kilden til økning de siste 5 årene mens pinner til driftstrøm dominerte de første 5 årene. Dette gir større og dyrere datamaskiner enn om vi kunne ha mindre sokler. Vi ser også en dreining til større og færre sokler i multisokkel systemer fordi kostnaden av kommunikasjon mellom soklene er økende relativt til kostnaden av prosessering og dermed kommunikasjonsbehov internt på mellom brikkene. Riktignok vil ikke optisk kobling redusere forsinkelse nevneverdig siden både skjermet elektrisk kabel og optisk fiber har signalhastighet på ca 0,6c, men det vil redusere kostnaden av båndbredde.

Endret 3. august 2010 av Anders Jensen

[Simen1]

Hvis optiske koblinger blir billige nok kan det også bli aktuelt å fullkoble systemer med 8 sokler. Altså at hver prosessor har en dedikert optisk leder til hver av de 7 andre. Kanskje også systemer med 16 sokler kan fullkobles og systemer med 32, 64 eller 128 sokler kan få så lite som 2 hopp mellom "ytterpunktene". Dette vil bedre skaleringen med antall sokler.

 

Kanskje minnebussene byttes ut med optiske koblinger fra prosessoren til hver enkelt minnebrikke eller minnemodul og dermed reduserer kompleksitet og pris på hovedkort betydelig.

 

Det er i dag vanskelig nok å lage hovedkort i ATX størrelse med to sokler og ennå verre å få inn 4 sokler på en E-ATX. (for å ta arbeidsstasjoner). Med optiske koblinger kan dette bli mye enklere i framtida.

[Anders Jensen]

Nå har vel AMD allerede fullkoblet 8 sokkel, eller ble den skrinlagt? Det er uansett en riktig vei å gå. Det er blir både raskere og mer energieffektivt gitt at en har optiske koblinger da, men jeg tror maskiner med mer enn 16 og kanskje også de med mer enn 8 sokler er på tur ut. Kommer an på om Infiniband tar av eller ikke, eller om DCB blir bra nok. Tviler sterkt på det siste...