يشاركنا السيد مارك بيبرماستر، الرئيس التنفيذي للتكنولوجيا لدى شركة AMD، أفكاره حول مستقبل الحوسبة المتطورة والأسباب التي ستجعلها من أهم فرص السوق لملايين الناس في المستقبل.

تشهد قائمة حلول الحوسبة توسعاً ملحوظاً بشكل يومي، بدءاً من عمليات البحث وتقنيات التعلم الآلي مروراً بتحليلات البيانات وإنشاء وتقديم المحتوى وانتهاءً بتقنيات الواقع المعزز والواقع الافتراضي وألعاب الفيديو. وهناك نوعان من الثوابت عندما يتعلق الأمر بالتكنولوجيا، يتلخص أولهما في الحاجة الملحة والمتزايدة للحصول على حلول حوسبة عالية الأداء، إذ يبحث المستخدم بشكل مستمر عن كل ما هو جديد في عالم التكنولوجيا.

ويتلخص النوع الثاني في التغيير. فقد عملت في هذه الصناعة لأكثر من 30 عاماً وحدثت الكثير من التغييرات منذ ذلك الحين. دعونا نركز على مثال واحد فقط، فمع ظهور الشبكة العنكبوتية وواجهة المستخدم الرسومية، أدى تحول أجهزة الحاسوب من أداة لمعالجة النصوص إلى بوابة حقيقية يتواصل من خلالها جميع سكان العالم، إلى حدوث نقلة ثورية لم يسبق لها مثيل في حياة الكثيرين. فقد أتاح ذلك التحول للناس إمكانية الوصول إلى المعلومات ومشاركتها بطريقة لم نعهدها من قبل. ومن ثم أصبحت كل هذه التكنولوجيا متنقلة ومترابطة، في البداية مع الحواسيب المحمولة ثم الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية الذكية. ومؤخراً، انتشرت التطبيقات بسرعة هائلة بالإضافة إلى كميات هائلة من البيانات التي يتوجب تخزينها ومعالجتها وتحليلها، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى المزيد من ابتكارات وتقنيات الحوسبة.

[caption id="attachment_148987" align="aligncenter" width="2048"] السيد مارك بيبرماستر، الرئيس التنفيذي للتكنولوجيا لدى شركة AMD[/caption]

ومنذ أربع سنوات، بدأت رحلة AMD تجاه إعادة إحياء بنية نواة الحوسبة x86 عالية الأداء بهدف تلبية الطلب المتزايد. وحققت مجموعة حواسيب الشركة السابقة مكاسب كبيرة من حيث كفاءة استهلاك الطاقة، ولكن دون سد ثغرة مجموعة التطبيقات عالية الأداء. ولذلك، أطلقنا تصميم نواة وحدة المعالجة "ZEN".

ومع "ZEN"، كان هدفنا تصميم نواة حديثة ومعاصرة من جميع النواحي. وجرى تحديثها من حيث الأداء والإنتاجية وكفاءة استهلاك الطاقة لتتمكن من التعامل مع التطبيقات الأكثر استخداماً. وبالنتيجة، شكلت "ZEN" محركاً ذا قدرات هائلة وساهمت في عودة AMD إلى الساحة مع تقنيتها عالية الأداء التي حققت تتطوراً بمعدل 40% من ناحية الأداء المطابق للتعليمات لكل ساعة، ما يوفر زيادة ملحوظة بأداء المعالجة دون تحقيق أي زيادة في استهلاك الطاقة. وقد تحقق هذا الهدف من خلال التصميم الذي يركز على الأداء والقوة. وتمكنت هذه البنية المصغرة التي جرى إعادة تصميمها، من إحداث تغيرات رئيسية من ناحية الاستجابة للتعليمات، وقدرة الوحدة على التنفيذ والنظام الفرعي للذاكرة المؤقتة بهدف تسريع تدفق ومطابقة التنفيذ. وكما أعلنا خلال مؤتمر Hot Chips 2016، تعزز "ZEN" التنبؤات لاختيار التعليمات المناسبة والكشف عن ذاكرة تخزين مؤقتة ومصغرة لتحسين إصدار تلك التعليمات بما في ذلك نافذة جدولة أكبر بنسبة 75% لمعالجة المزيد من التعليمات وإدارتها بالتوازي نظراً لوجود تعليمات يزيد عرضها بنسبة 50% مقارنةً بالجيل السابق من النواة. وهذا المزيج يوفر زيادة هائلة في عملية الحساب لكل ثانية.

وبمجرد حصولك على محرك ذي أداء عالٍ، سيتوجب عليك تغذيته، والغذاء هنا هو البيانات والتعليمات الخارجة من الذاكرة. لقد قمنا بإعادة تصميم تسلسل الذاكرة المؤقتة لنتمكن من فعل ذلك باستخدام ذاكرة مؤقتة L3 بسعة 8 ميجا بايت، وذاكرة L2 الموحدة للتعليمات والبيانات والذاكرة المنفصلة ذات الكمون المنخفض للتعليمات والبيانات. ويمكن للنواة المخصصة الوصول إلى خمسة أضعاف نطاق الذاكرة بالمقارنة مع التصميم السابق.

تعتبر نواة "ZEN" مهمة للإنتاجية، وهي من التصاميم التي تعود ملكيتها إلى خوارزميات تصميم وحدات المعالجة المعقدة جداً، وتدور حول تطلعات وتوقعات عن التعليمات اللازمة للخطوات التالية بحسب نتائج العمليات المنفذة حالياً. ويعد القيام بذلك بشكل صحيح وإجراء تصحيحات بسرعة في حال كنت مخطئاً، من الفنون الإبداعية والعلمية، وقد نجحنا في ذلك مع "ZEN".

ومن التعزيزات الكبرى التي تعرضت لها "ZEN" بالمقارنة مع الجيل السابق، التحول إلى تصميم المهام متعددة الطبقات. ما يتيح للنواة إمكانية إبقاء عمل المهام ضمن البرنامج وعند التوقف عن العمل انتظاراً للتعليمات أو البيانات التالية، يمكن تشغيل مهام أخرى ليست في حالة انتظار. وبالنسبة للبرنامج، سيبدو وكأنه من موارد المعالجة الإضافية مع خاصية التعدد المتزامن.

وفي النهاية، يتعلق الأمر بكفاءة تشغيل الطاقة المعززة. فقد صممت وحدة المعالجة المركزية لتعمل جيداً في الحواسيب المحمولة التي لا تحتوي على مراوح تهوئة وحتى الحواسيب العملاقة، حيث تتطلب جميعها كفاءة في استهلاك الطاقة. وفي عالم يتوج زيادة الأداء بنسبة 10% على أنها زيادة هائلة، أصبح الهدف في تحقيق زيادة بنسبة 40% دون استهلاك طاقة إضافية يبدو مستحيلاً في البداية، ولكن فريق المهندسين لدى AMD كرس جهوده وتركيزه ليكشف عن تقنيات توفر المزيد من الطاقة لتتماشى مع البنية المصغرة والحد من استهلاك الطاقة وإدارة الوقت بشكل أكثر شمولاً.

منذ البداية، كان هدفنا تصميم تقنية تتمتع بكفاءة استهلاك الطاقة، وعمل المهندسون لدينا على تقليص كل ميكرواط ليتناسب مع التصميم، وتعرضت كل حلقة إلى تحسينات من حيث من استهلاك الطاقة. وحتى عندما لا يقوم جزء صغير بعمله، يتم توقيفه عن العمل للتخلص من استهلاك الطاقة. ومع ذلك، بمجرد مباشرة العمل وزيادة سرعة سير العمل، سوف تحصل على أداء سريع جداً لكل واط. وبالإضافة إلى ذلك، تستفيد نواة "ZEN" من تقنية أشباه الموصلات الجديدة والتي لا يتجاوز حجمها الـ 14 نانومتر، وهي تقنية أصغر حجماً وتوفر أداءً أكثر كفاءة من حيث استهلاك الطاقة مقارنة مع الجيل السابق، وهي التركيبة التي أبدعها مصنع شريكنا وقمنا بتنفيذها لتحقيق أثر كبير في بنية النواة المصغرة الجديدة. وتتراوح قابلية التوسع في ترانزستور FinFET الجديد من مجموعة كبيرة من الطاقة المنخفضة التي تتميز بأقل قدر من التسرب إلى جهد الكهرباء العالي والتردد والأداء الفائق.

وستكون النتيجة النهائية لكل هذه الابتكارات واضحة بحلول العام القادم عند إطلاق منتج وحدة المعالجة المركزية "ZEN" في الأسواق، والنتائج التي استنتجها المختبر حتى الآن رائعة. وأجرت الشركة مؤخراً عرضاً توضيحياً لوحدة معالجة الخوادم المرتقبة "Summit Ridge" ذات 32 نوى و64 طبقة والقائمة على تقنية Zen، والتي تحمل الاسم الرمزي Naples، في خادم معالج ثنائي يعمل على نظام التشغيل ويندوز، لهذا نشعر بتفاؤل كبير. وبهذا القدر من الأهمية، تمثل "ZEN" أول سابقة من نوعها وثمرة جهود الشركة المستمرة للارتقاء بمستقبل الأداء العالي لحوسبة x86 من AMD. وتتضمن خطتنا المستقبلية إطلاق أجيال جديدة تتمتع بتحديثات إضافية يعمل عليها فريقنا المتخصص، الذي يبذل قصارى جهده لإحداث الفرق في تعزيز الأداء الحاسوبي وريادة مستقبل الصناعة.