Человеческий мозг, видимо , представляет собой скорее набор децентрализованных P2P-отделов с достаточно перекрывающимся функционалом, чем централизованную систему со строго определенными подразделениями.
Мозг - SoC?! 
Упрощенная схема частей мозга Очевидно, что отдельные части мозга все еще существуют, но их функции довольно смешаны.
Таким образом, в вычислительном смысле органический мозг напоминает именно тот нейронный процессор, которым он на самом деле является.
Тем интереснее параллельно с развитием понимания устройства органических компьютеров следить за эволюционным смешением функций исполнительного IT-оборудования, о котором пойдет речь в данной статье.
Отказ от ответственности: эта статья не претендует на глубокое погружение в упомянутые аспекты, а предназначена для систематического рассмотрения текущих и будущих тенденций в классических ЭVM.
Классическая вычислительная система
Практически все компьютеры ретроспективно за последние полвека были спроектированы по принципу CPU+RAM+ROM (+GPU, так что даже на кожаной сумке при визуальном восприятии можно было прочитать «Hello world!»).
Принципиальная схема классического компьютераМикроликбез для далеких от аппаратного обеспечения.
- ЦП (центральный процессор) — также известный как ЦП (центральный процессор) Непосредственно отвечает за выполнение микрокода и генерацию запросов.
Не должен вообще ничего помнить.
- RAM (оперативное запоминающее устройство) — также известное как RAM (оперативное запоминающее устройство) Быстрая, но кратковременная память, как раз необходимая для перемещения [только текущих] «мыслей» Центрального Процессора.
Не должно быть возможности что-либо подсчитывать и сохранять данные после завершения вызова.
- ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — также известное как ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) Исторически долговременная память, но способная буквально сохранить необходимую информацию за [условно] любой период.
- GPU (графический процессор) — также известный как GPU (графический процессор) Этот процессор принципиально идентичен Центральному, однако он «заточен» на выполнение большого количества простых однотипных вычислений, что хорошо подходит для формирования видеосигнала.
Так же, как и ЦП, идеологически он не должен ничего помнить.
Таким образом, стали появляться гибридные фишки и, если некоторые из них сегодня для нас очевидны и понятны, то самые современные решения действительно заставляют радикально пересмотреть структуру вычислительного цикла, что также должно отразиться на оптимизации исполнительных команд.
?Эволюция ЦП в ЦП+ОЗУ+ГП
Первым гибридным чипом стал сам ЦП, получивший внутреннюю кэш-память, которая буквально играет роль микро-ОЗУ SoC. По аналогии это как выучить таблицу умножения и «запомнить» промежуточные вычисления, не прибегая к дополнительным ресурсам.Кэш-память безупречно доказала свою эффективность и уже давно выросла с КБ до десятков МБ, попутно обрастая новыми слоями (сначала появился L1, а уж потом L2 и тем более L3).
И именно благодаря успеху этой интеграции инженеры начали активно «сводить» ЦП с дискретной оперативной памятью (расширяя и ускоряя шину доступа к памяти).
Архитектура ZEN3 Отличным примером интеграции дискретной оперативной памяти сегодня является микроархитектура ZEN3, демонстрирующая зависимость производительности от частоты памяти до ~50%, что 5 лет назад было на уровне нескольких процентов и не представляло никакого практического значения.
И, конечно же, говоря о гибридизации ЦП, нельзя не упомянуть о внедрении ядер графического процессора.
Сегодня этим никого не удивишь, но 8 лет назад, когда идея реализации простейших графических команд на одной подложке с ЦП только начинала формироваться (кстати, заменяя простейшие графические процессоры, распаянные как южный мост на МБ) - это был настоящий прорыв! Таким образом, дискретный CPU превратился в SoC: CPU+RAM+GPU, и этот успех предвосхитил многочисленные трансформации, произошедшие с другими протоузлами.
Ээволюция графического процессора в графический процессор+ОЗУ+ПЗУ
Параллельно с развитием ЦП развивались и дискретные графические процессоры.Имея исторически альтернативные задачи (в виде многочисленных одинаковых вычислений), графический процессор быстро превратился в модуль с собственной оперативной памятью.
В то время как общая производительность CPU слабо зависела от эффективности оперативной памяти (как говорилось выше), а GPU изначально делал ставку именно на скорость подобных вычислений, модули GDDR (для работы с GPU) существенно опережали по частотам.
Теперь, когда процессоры стали зависеть от оперативной памяти, анонсированные чипы DDR5 существенно сравнялись по характеристикам с GDDR5, но об этом позже.
Radeon PRO SSG: 16 ГБ HBM2, 484 ГБ/с, 2 ТБ SSG > _< Но простое добавление оперативной памяти не останавливает развитие графических процессоров.
Когда к одному адаптеру подключено до 6 мониторов 4K и вы перемещаете множество слоев при рендеринге или CAD/CAE, объем необходимой «ОЗУ» внезапно возрастает до ста ГБ и более.
Именно это предложил нам разместить собственное выделенное ПЗУ на модуле графического процессора ! Разумеется, речь идет о твердотельной памяти SSD (которая, следуя г ГДР называется SS г ), однако объем 2 ТБ до сих пор вызывает некоторый трепет даже сегодня, спустя 4 года.
В целом дискретный графический процессор превратился в [почти самодостаточный] модуль GPU+RAM+ROM.
Ээволюция ПЗУ в ПЗУ+ОЗУ
Следующей хронологически под нож эволюции попала ПЗУ-память.Пытаясь увеличить скорость операций чтения/записи, HDD, подобно мастодонтам ПЗУ, постепенно увеличивали физическую скорость вращения диска.
Однако при достижении ~10.15krpm мы столкнулись со значительным снижением надёжности и увеличением нагрева, что и послужило толчком к интеграции собственной подсистемы оперативной памяти.
Сейчас уже неудивительно иметь кэш на HDD в 256Мб, но Франкенштейны SSHD , ставший сменой эпох, имел даже гигабайты.
Собственно, SSD в HDD служили оперативной памятью, но с быстрым снижением стоимости ПЗУ быстро стали полностью состоять из SSD. 
Жесткий диск > Жесткий диск+SSD(ОЗУ) > SSD Совершенно логично, что спустя короткое время - растущие задачи потребовали оперативной памяти в SSD-ROM! Таким образом, в современных твердотельных накопителях PCI-E x3 NVME полный кэш DRAM уже стало довольно распространенным явлением, значительно ускоряя вызовы процессора чтения/записи до и без того впечатляющих параметров.
Где нужны такие скорости ПЗУ? В это трудно поверить, но в HPC (High Power Computing) для задач CAM/CAE вот уже более 5 лет узким местом являются даже твердотельные накопители NVMe. Например, типичный небольшой гидродинамический расчет в Ansys весит около 200-300Гб, и работа с ним — очень сложное испытание именно для ПЗУ-систем.
Так HDD ROM превратились в SSD+RAM, а SSD PSI Gen4 уже вовсю разрабатываются на рынке.
Ээволюция ОЗУ в ОЗУ(ПЗУ)+ЦП
И, в качестве кульминации, нельзя не рассмотреть, во что превратилась RAM. В целом по ряду объективных причин (описанных выше) оперативная память для ЦП развивалась достаточно медленно.Однако значительное ускорение шины памяти, а также ежегодный рост трафика данных около 150%/год действительно привело к двум очень значительным изменениям в оперативной памяти.
Во-первых, приложение ПИМ (обработка в памяти) – а это в самом буквальном смысле встроенный ЦП – обещает нам увеличение почти в три раза производительность.
Samsung DDR с модулями PIM А во-вторых, DDR5-RAM будет иметь до 0,5Тб памяти на ОДНОЙ флешке , которого у многих пользователей нет даже в виде ПЗУ.
RAM-диск — уже довольно распространенное явление, и радикальное увеличение/ускорение оперативной памяти вкупе с развитием облачных сервисов может привести к фундаментальному пересмотру архитектуры вычислительных систем.
Таким образом, ОЗУ превратилось в ОЗУ+ЦП с мощным фундаментом на роль моносессионного ПЗУ.
Всего МегаСнК
Сегодня строго дискретные процессоры, графические процессоры, ПЗУ и ОЗУ превратились в сильно переплетенные многофункциональные подразделения.Подумайте сами — ЦП получил кеш, чтобы брать часть вычислений из ОЗУ, а ОЗУ получило свой ЦП, чтобы теперь брать часть вычислений из ЦП; ПЗУ получило собственную оперативную память, а графический процессор вообще стал мини-компьютером:
- CPU+RAM+GPU — все еще больше похож на компьютер, но он также может немного работать с графикой и запоминать что-то простое.
- GPU+RAM+ROM — тоже касается графики, но может полностью держать рабочие проекты внутри себя.
- SSD+RAM - вроде всё-таки ПЗУ, но граница с ОЗУ стремительно стирается
- RAM(ROM)+CPU - больше, чем RAM, и может даже немного посчитать и хранить огромный массив для активной сессии
И в самое ближайшее время нас может ожидать архитектура «MegaSoC» — кластер из нескольких взаимно интегрированных подсистем.
Очевидно, нас ждет распространение нишевых решений: без ОЗУ (только SSD-RAM), без ROM (Тб RAM-диск-тонкий клиент) и других комбинаций, которые еще год назад казались невозможными или, по крайней мере, дикими.
Ну а что будет дальше, полностью в наших руках ;) Список использованных источников
- https://www.cognifit.com/ru/brain-parts
- https://www.amd.com/en/products/professional-graphics/radeon-pro-ssg
- https://www.extremetech.com/extreme/232416-amd-announces-new-ssg-a-gpu-with-1tb-of-ssd-storage-attached
- https://mysupport.netapp.com/NOW/public/eseries/sam/index.html#page/GUID-8538272A-B802-49D9-9EA2-96C82DAD26A2/GUID-74019039-D7CD-4628-8BE5-334B47DD94BE.html
- https://news.samsung.com/global/samsung-brings-in-memory-processing-power-to-wider-range-of-applications
- https://wccftech.com/samsung-develops-512-gb-ddr5-module-speeds-up-to-7200-mbps-mass-production-end-2021/
- https://www.pcgamer.com/amd-zen-3-infinity-fabric-lottery/
- https://www.ferra.ru/news/computers/pokazana-raznica-v-skorosti-raboty-processorov-s-bystroi-i-medlennoi-operativnoi-pamyatyu-23-05-2020.htm
- https://www.seagate.com/ru/ru/tech-insights/sshd-vs-ssd-hybrid-drive-for-desktop-gaming-pc-master-ti/
- https://www.researchgate.net/figure/Possible-evolution-of-total-global-data-traffic-toward-2030-5-9_fig1_332111132
- https://searchbusinessanalytics.techtarget.com/definition/processing-in-memory-PIM
-
Найдите Идеальный Android-Планшет
19 Oct, 24 -
Навигатор-Контейнер
19 Oct, 24 -
Хабрачат Отказался От Arm И Теперь На Heroku
19 Oct, 24 -
Что Связывает Теорию Чисел С Путем Света?
19 Oct, 24 -
Я Околдовала Тебя -
19 Oct, 24
