I transistor dormono per non consumare

Per risolvere l'enorme problema dei consumi energetici dovuti a processori sempre più potenti, Intel ha in progetto l'adozione di transistor in grado di andare in letargo se inutilizzati. Dormono ma se si svegliano mostrano i muscoli

I transistor dormono per non consumareNew Orleans (USA) - Uno dei maggiori problemi che si pone davanti ai progettisti di CPU è quello di mantenere i consumi energetici dei chip entro valori accettabili al salire della frequenza di clock. Una sfida che per i chipmaker si rinnova sempre più di frequente, sia perché il clock dei processori cresce ormai a ritmi frenetici, sia perché si avvicina sempre più il limite invalicabile delle tecnologie basate sul silicio.

L'ultima soluzione escogitata da Intel per ovviare a tutto ciò è l'impiego, nei propri chip, dei cosiddetti "sleep transistor", circuiti in grado di disattivarsi in caso di inutilizzo. Intel ha spiegato che con questa tecnica, che somiglia da vicino a quella già impiegata per disattivare il segnale di clock in certe aree di un chip, è possibile tagliare i consumi di corrente da 10 fino a 100 volte.

"Invece di bloccare il clock - ha spiegato un ricercatore di Intel - blocchiamo l'alimentazione elettrica".
Per implementare questa tecnica Intel dovrà sviluppare ex novo degli strumenti di computer-aided design (CAD) che le permettano di suddividere un chip in varie aree, le stesse che all'occorrenza possono essere messe "in letargo". Al momento lo scotto da pagare per avvantaggiarsi di questo tipo di circuiti è quella di ottenere chip di dimensioni un po' più grandi e transistor con una risposta leggermente più lenta di quelli attuali.

Intel pensa di impiegare questa nuova tecnologia nei prossimi processori fabbricati con un processo a 0,10 e 0,065 micron: in termini di tempo, questo potrebbe voler dire fra 3 o 4 anni.

Va detto che il consumo energetico legato all'attività dei computer è oggi al centro di intensi dibattiti in aree, come lo stato americano della California, dove più alta è la penetrazione dei computer e maggiore è il problema energetico che ne deriva. Con l'aumentare della performance dei sistemi tende ad aumentare anche la richiesta energetica, un problema che si annuncia sempre più urgente anche in altre aree dei paesi più sviluppati.
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20 Commenti alla Notizia I transistor dormono per non consumare
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  • Allora, prima di dire qualsiasi cosa e' bene informarsi, io ho tentato di farlo per conto mio ed ecco quello che ho recuperato:

    - La riduzione di potenza dissipata ottenuta tagliando l'alimentazione e' dovuta alla riduzione delle correnti di perdita

    - In un Pentium III a 1GHz, costruito in tecnologia 0.18 um, la potenza dissipata STATICAMENTE e' superiore al 10% della potenza dissipata totale

    La favoletta che la tecnologia CMOS eliminava completamente la dissipazione statica oggi non regge piu': 4 o 5 anni fa poteva anche essere un'ottima approssimazione, ma certo non con le tecnologie piu' moderne.

    Il transistor MOS e' un dispositivo a tre terminali (in realta' 4, ma semplifichiamo): Source (S), Gate (G) e Drain (D).
    Qualcuno lo ha gia' efficacemente descritto come un interruttore, che permette il passaggio di corrente tra S e D quando al G e' applicata una tensione di valore sufficiente. Nella realta' le cose non vanno proprio cosi', perche' una corrente tra S e D c'e' sempre, anche con tensione di G pari a zero (la cosiddetta corrente di perdita, o corrente di sottosoglia).
    Aumentando la tensione al G (in modo continuo) cresce anche la corrente tra S e D (in modo ESPONENZIALE), e quando G supera una certa tensione (tensione di soglia, appunto) si DEFINISCE il transistor come acceso.
    In pratica e' una convenzione: un transistor e' acceso quando la corrente raggiunge un valore considerato sufficiente al corretto funzionamento del circuito. La corrente pero' c'e' sempre, e se una volta le tensioni di soglia erano pari a circa 1 volt, oggi si scende a 2-300 millivolt, perche' riducendosi le dimensioni e' sufficiente una corrente minore per il funzionamento dei dispositivi. Quindi l'INCIDENZA della corrente di perdita aumenta considerevolmente (ricordo ancora che la relazione tra tensione su G e corrente tra S e D e' esponenziale).
    Spero di aver chiarito le idee ai piu' confusi, altrimenti se la cosa vi interessa davvero iscrivetevi ad ingegneria elettronica!!!Occhiolino

    bye, Andrea
    non+autenticato


  • - Scritto da: Kappei
    > - In un Pentium III a 1GHz, costruito in
    > tecnologia 0.18 um, la potenza dissipata
    > STATICAMENTE e' superiore al 10% della
    > potenza dissipata totale

    Sono perfettamente d'accordo, anche se, a quanto mi risulta, al diminuire della dimensione, avvicinandosi agli 0.1 um, la potenzadi leakage si avvicina al 50% della potenza dissipata... considerando che siamo a quasi 100 W di potenza dissipata da un processore attuale...

    > confusi, altrimenti se la cosa vi interessa
    > davvero iscrivetevi ad ingegneria
    > elettronica!!!Occhiolino

    Da ingegnere elettronico: questa mi sembra una cattiveria gratuita Occhiolino

    bye, Paolo
    non+autenticato
  • anche per Pentium... semplice, no?
    non+autenticato
  • Ehi, com'e' che non c'e' nemmeno un link esterno nell'articolo? E se uno volesse approfondire?

    Andrea
    non+autenticato
  • A me è stato detto che i CMOS in condizioni statiche non hanno bisogno di energia. Per cosa si differenziano allora questi nuovi transistor?
    non+autenticato
  • I transistor MOS dal canto loro o sono accesi e conducono, o sono spenti e sono un circuito aperto. I circuiti digitali usano questo componente nei modi più diversi. Lo schema CMOS è uno di questi e la sua caratteristica è di non dissipare in condizioni statiche. In altri schemi usati a seconda delle caratteristiche richieste, anche in condizioni statiche c'è comunque passaggio di corrente. Dipende dal circuito. Se fanno in modo di interrompere questo spreco di corrente quando non è necessario, tanto meglio! Potrei dire una bestialità, ma a quanto ho capito, nelle CPU si usano a volte anche dei transistor bipolari. E questi dissipano sempre!
    non+autenticato
  • Ehm non c'entra una mazzaSorride))
    non+autenticato
  • C'entra invece! Se un circuito non è utilizzato non va a 2GHz come hai detto tu! Sta fermo al suo valore. Secondo me un CMOS di cui si valutano le dispersioni statiche di potenza... mah! che miglioramento avrebbero? Eliminare quelle poche cariche che passano tra D e S? C'è il trucco: non è puro CMOS. Infatti non sempre conviene! Vedi: è lento. Così incasinano i circuiti non so come, ma se serve, secondo me non è schema CMOS standard.
    non+autenticato
  • - Scritto da: neoslack
    > Potrei dire una bestialità, ma
    > a quanto ho capito, nelle CPU si usano a
    > volte anche dei transistor bipolari. E
    > questi dissipano sempre!

    i bipolari hanno il vantaggio che sono più veloci nei mos e si usano
    quindi nella circuiteria più veloce. I contro sono una maggiore
    dimensione e un consumo di potenza statica. Sono indispensabili se si
    vogliono progettare circuiti ad altissima velocità.

    Per quanto riguarda l'articolo non ho capito a cosa serva tagliare
    l'alimentazione delle parti del procesore piuttosto che tagliare il
    clock. Nella logica dinamica un grosso della potenza dissipata è data
    proprio dalle capacità parassite che vengono switchate dal clock...
    Anche se si toglie l'alimentazione le capacità rimangono. E se un pezzo
    di cirtuito rimanet sotto tensione non sono certo le correnti di perdita
    e di sottosoglia che dissipano un mare di potenza...


    Ma farli risc in logica cmos complementare?
    non+autenticato
  • Beh insomma stai vagamente semplificando il problemaSorride

    Al di la' del fatto che ci sono delle correnti di dispersione che sono trascurabili entro certi limiti di integrazione, devi valutare che se e' vero che il CMOS non consuma se non durante le transizioni, e' altrettanto vero che ci siano ormai 2GHz = 2 miliardi di transizioni al secondo.

    Consumera' pure solo durante le transizioni ma sai..Sorride
    non+autenticato
  • forse intendono un processore a stadi
    il sistema richiede 100 di 1000 operazioni al secondo il processore acceso e di 200 op secondo
    il resto fa nanna
    il sistema si porta a 195 op /s viene acceso un altro stadio si e' un sistema valido ma non adatto alle cpu per casa (a meno che non si possa decidere a che % mantenere il processore dato che ci vogliono dei cicli per accendere i vari stadi piu l'os in grado di gestirli (quindi windows all' XP non va piu bene)
    poi i sono stufo dei 32bit quando una cpu a 512 bit con 137 mhz be a 137 no ma non c'e bisogno di aumentare la frequenza per avere velocita di calcolo si possono aumentare i bit della cpu
    senza problemi di frequenza

    non+autenticato
  • state dicendo delle mostruosita'Sorride

    i transistor bipolari sono analogici ^_^ su silicio vengono utilizzati i CMOS, che comunque conducono anche quando non dovrebbero. Per chi non lo sapesse, il meccanismo di funzionamento di un transistore CMOS e' di per se' abbastanza semplice: si tratta di componenti che fan passare corente se sono controllati da una tensione che supera un certo valore (soglia), e non fan passare corrente nel caso opposto. Degli interruttori, insommaSorride uno dei tanti problemi che presentano, probabilmente il problema principale al giorno d'oggi, e' che questi interruttori conducono ANCHE se la tensione di controllo sta sotto quella soglia (conducono sempre), ed e' di questo che parla l'articolo: la corrente sotto-soglia, o corrente di leakage (perdita). Il problema e' grave perche' la corrente di leakage, pur essendo piccola, e' nell'ordine di 1/1000 di quella 'normale', per cui in un integrato con centinaia di milioni di transistori - anche tutti spenti - vi e' un'enorme conduzione di corrente...
    non+autenticato


  • - Scritto da: cippa
    > state dicendo delle mostruosita'Sorride
    >
    > i transistor bipolari sono analogici ^_^

    Questa mi sembra la boiata più grossa che ho letto!
    I bipolari possono essere usati sia in analogica (ampli) che in digitale (invertitori, vedi logiche TTL ed ECL), dipende dalle zone in cui vuoi far lavorare i transistor.
    non+autenticato
  • Hai ragione, non e' corretto dire che sono analogici, ma mi e' venuto naturale perche' e' il loro utilizzo principale, in regione di alto guadagno (regione tra l'altro in cui vengono comunemente utilizzati nella logica ECL) - amplificatori come dici tu, per quanto possano anche essere utilizzati in circuiti digitali. La TTL poi e' molto vecchia, antecedente non solo ai CMOS ma anche alla ECL... qui stiamo parlando di CPU correnti e di prossima generazione, mi perdonerai la leggerezza sui BJT ma non era al centro del problemaSorride

    A onor del vero, c'e' da dire che i bipolari sono stati utilizzati nelle CPU, in precedenza, con una tecnologia ancora utilizzata pero' in altri campi (a meno di progetti segreti di intelCon la lingua fuori), la BiCMOS - nei lontani Pentium e PentiumProSorride ma solo in CPU con tecnologia non inferiore ai 0.35 um, per quanto ne so io... poi se qualcuno mi smentisce sono piu' che felice, trovo che questo sia un argomento estremamente interessante.
    non+autenticato
  • > i transistor bipolari sono analogici ^_^ su
    qui ha gia` risposto seven e concordo pienamente
    > silicio vengono utilizzati i CMOS, che
    > comunque conducono anche quando non
    > dovrebbero. Per chi non lo sapesse, il
    quando dici su silicio intendi su integrato? Perche`, per tua informazione, la stragrande maggioranza dei BJT discreti e` in silicio. A parte questo, anche su integrato si usano i BJT: non so come sia adesso, ma so per certo che fino al 486 i processori erano completamente CMOS e dal Pentium sono diventati BiCMOS, cioe` con alcune parti realizzate con transistor bipolari.
    Meno male che gli altri dicono boiate, eh? Con la lingua fuori
    non+autenticato