ПРОЦЕССОР – В ХОЛОДИЛЬНИК

Как KryoTech превратила Athlon 600 МГц в Athlon 800 МГц

ЧТО НУЖНО ПОЛУПРОВОДНИКУ?

Речь, конечно, идет не о еде или выпивке, а скорее о прогнозе погоды. То, что полупроводники боятся жара или просто чрезмерного (по их “мнению”) нагрева, – почти азбучная истина. Физикам давно известна высокая чувствительность полупроводников к температуре и облучению. И если второй фактор критичен, скорее, для орбитальных спутников, то «парилка» внутри корпуса компьютера – проблема вполне земная. При повышении температуры растет средняя энергия колебания атомов в кристалле – все большее количество связей в кристаллической решетке и т.д., и т.д. смотрите разделы физики. А, все, что нам надо понять, – это то, что при повышении температуры, начиная с определенного момента, свойства полупроводника меняются. Точнее, с ростом температуры проводимость полупроводников и диэлектриков возрастает. Результат – необъяснимые и повторяющиеся зависания, необходимость в нескольких шумных вентиляторах, и в итоге на столе появляется компьютер, который «поёт» как пчелиный улей.

Сейчас уже ни один высокочастотный процессор не обходится без пассивного радиатора и активного воздушного охлаждения при помощи вентилятора (кулера). Без них ваш «актуальный» процессор стабильно проработал бы минут пятьдесят, после чего «закипит». Логично предположить, что, предприняв особые меры по охлаждению процессора, можно добиться стабильной работы чипов, рассчитанных на комнатную температуру, – причем на тактовых частотах, значительно превышающих штатные мегагерцы. Подобные неафишируемые “особые” меры, в частности, применялись при демонстрации Альбертом Ю. (главный процессорный идеолог Intel) обычного Pentium III, работающего на частоте 1002 МГц еще в начале 1999 года.

Так как же охладить процессор? Так же, как и банку "Кока-колы" – поместить его в холодильник. Сама идея не нова: температурный «разгон процессоров (по крайней мере на уровне экспериментов и демонстраций) в разное время практиковали многие «серверные» корпорации: SUN, DEC, IBM. А в 1991 году стартовал совместный проект Intel и NCR по «промышленному температурному разгону», известный под именем Cheetah. Именно портфель патентов, зарегистрированных в рамках проекта, позже перешёл в распоряжение шести основателей KrioTech (в то время – инженеров NCR).

ОПЕРАТОРЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

«Зачем же изобретать велосипед?» – решили, вероятно, в американской корпорации KrioTech (http://www.kriotech.com), молодой частной компании, основанной инженерами-выходцами из NCR, – и сконструировали небольшой морозильник вероломно замаскированный под системный блок компьютера. В нем процессор охлаждается до минус 40°С и «ускоряется» до рекордных тактовых частот. Был Athlon-600 МГц – стал Athlon 800 МГц, и это при всем известной низкой «разгоняемости» процессоров AMD. Данный «разгон», к слову, не идет ни в какое сравнение с несанкционированным увеличением тактовой частоты процессора пользователем – на свой страх и риск. KryoTech снимает сливки благодаря кропотливым инженерным расчетам и экспериментам. Для «промышленного разгона даже термин другой подобрали: не overcklocking (сверхчастотность, перебор с частотой), а acceleration (ускорение).

Морозильник в системном блоке – это не шутка. В нижней части корпуса ПК инженеры KryoTech холодильную установку, а на переднюю панель вывели индикатор температуры. К процессору завели специальную термошину, служащую для отвода тепла. Термошина заканчивается специальной криогенной камерой, которая как бы окутывает процессор (то есть охлаждению подвергается только центральный процессор, а все остальные компоненты довольствуются комнатной температурой). Естественно, с системой no-forst, так что полюбоваться таким экзотическим зрелищем, как иней на чипах, вам не придется.

ОЙ, МОРОЗ, МОРО-О-О-З...

Минус 40°С – это практический потолок, достижимый недорогими бытовыми системами охлаждения. Это, конечно, не абсолютный ноль, но результат впечатляет: при «минус сорок» производительность КМОП-процессора уже научились повышать на 30-35%, а в перспективе из охлажденного чипа можно будет «выжать» две, а иногда и три его штатные производительности. В частности, при снижении температуры до минус 120`С производительность стандартного КМОП-процессора может быть удвоена (данные KrioTech). Тут стоит оговориться, что экстремальное охлаждение – это, пожалуй, самый очевидный способ. Снижения энергопотребления и тепловыделения процессора можно добиться при уменьшении проектных норм (например, переходом с допусков 0,25 мкм на 0,18 микрон), а также при помощи управления концентрацией примесей. Примеси, кстати, такой же критически важный для свойств полупроводников фактор, как температура и радиация. Замечено, что тепловыделение процессоров растет в геометрической прогрессии. Если в 1994 году на процессор приходилось 10 ватт, то уже в 2000-м ожидается больше 100 ватт, а к 2002 году дело дойдет и до 150. Не всякий полупроводник готов работать в таком режиме. С другой стороны, у производителей микросхем есть обязательства перед покупателями, есть более или менее чёткие планы прироста производительности. Возможно, в недалеком будущем устройство экстремального охлаждения станет столь же привычным элементом архитектуры ПК, как и кулер на процессоре сегодня.

По материалам журнала "КОМПЬЮТЕР ПРЕСС"

ЭТА УСТРАШАЮЩАЯ "ПРОБЛЕМА 2000"

Долгожданный двухтысячный год на Земле вызовет не только веселье, но и тревогу

Для тех, кто живет в мире, зависящем от спутников, телефонов, телевизоров, самолетов и т.д., эта встреча может оказаться весьма болезненной. Двухтысячный год готовится бросить небывалый вызов всему современному обществу.

"Проблему двухтысячного года" ("компьютерный жучок", или "вирус тысячелетия") в последнее время стали называть "бомбой тысячелетия". Все начинается с чисто технической недоработки. Большие универсальные ЭВМ, которые создавались больше десяти лет назад, не были запрограммированы для четырехзначных дат. Скорее всего, потому, что, когда писались миллиарды строк компьютерных кодов, компьютерная память была очень дорогой. И большинство программистов для обозначения года использовали только две цифры. Так, год 1993 стал в файлах данных "93"; 1917-й - "17" и т.д. В период 1900 - 1999-го все действует нормально. Но вот наступил двухтысячный год, и компьютеры, показав вместо "99" - "00", "подумают", что это не 2000-й, а 1900-й.

Расчеты, основанные на датах, затрагивают миллионы компьютеризированных систем, которые созданы для эффективного управления обороной, транспортом, промышленным производством, телекоммуникациями, финансами, образованием, здравоохранением... Эти системы связаны между собой. У фирм есть продавцы, поставщики, потребители. Все управляется компьютеризированными системами. Эта взаимосвязанность становится грозной опасностью накануне прихода двухтысячного года. Ни одна система не может защитить себя от "Проблемы", даже приведя в порядок свое внутреннее хозяйство. Известно, например, что автомобильная компания "Дженерал Моторс" вложила много труда и усердия в подготовку производства с учетом грозящей опасности. Но ведь у компании 100 000 поставщиков во всем мире, а быстро привести в порядок эти сто тысяч очень трудно.

Подобное благодушие опасно. По оценкам специалистов, для подготовки всего программного обеспечения, на которое может повлиять "Проблема 2000", в США потребуется более 700 000 человеко-лет. Для этой работы приглашены даже программисты-пенсионеры, которым платят высокие зарплаты. Однако ясно, что к 1 января 2000 года не успеть. Сложность проблемы усугубляется тем, что сами инженеры, ведающие компьютерным обеспечением, не знают наверняка, какие чипы чувствительны к датам, а какие нет. Вот почему сегодня многие компании тратят миллионы, сотни миллионов долларов на замену всей компьютерной системы. И, тем не менее, 70 проц. руководителей информационных служб американских корпораций убеждены, что их компании не будут полностью подготовлены. Очень многие признаются, что в январе 2000 года они воздержатся от полетов на самолете.

Можно ли надеяться, что серьезные меры принимаются для подготовки наиболее уязвимых объектов? К сожалению, нет. Америку явно ожидает опасность массовых отказов в электроснабжении. Практически на всех электростанциях с наступлением двухтысячного года могут "забарахлить" управляющие устройства. То же самое, скорее всего, произойдет на атомных станциях... В каждом из двадцати центров управления гражданской авиацией США находятся основной компьютер и резервная система. И все эти сорок машин - универсальные ЭВМ выпуска середины восьмидесятых годов. Стоит ли удивляться, что крупнейшая мировая авиакомпания KLM объявила об отмене своих рейсов в первые дни 2000 года.

Предположим, что какая-то организация сумела привести свою информационную систему в порядок. Есть основания считать, что эта организация в любых условиях будет функционировать нормально. Но 2 января двухтысячного года у главы организации зазвонит телефон. Это банкир. "У нас проблема, - скажет он. - У банка больше нет доступа к информации о вашем счете, банк пока не может обработать вашу платежную ведомость. И неизвестно, как долго это протянется"...

Затем из строя выходят системы налогового управления, социального страхования, повсеместно срываются поставки, нарушается движение всех видов транспорта, что повлечет за собой дефицит продуктов питания в главных городах...

В Нью-Йорке спохватились в сентябре 1997 года. После того как губернатор штата Нью-Йорк прочитал детальный доклад, предсказывающий хаос, который будет вызван перебоями в энергоснабжении, работе транспорта, финансов, школ и больниц, он запретил все несущественные проекты в области информационных технологий, чтобы уменьшить риск потенциальных неполадок, вызванных неожиданно свалившейся на общество информационной бомбой.

Какие возможны сценарии развития событий в связи с "Проблемой-2000"?

5. Тяжелая в техническом отношении ситуация может привести к зловещему будущему. Если правительство применит суровые антидемократические меры, боясь потерять контроль над ситуацией, но не зная, что может стать альтернативой хаосу, и не имея очевидного положительного лидера, это может привести к "технофашизму". Диктаторский подход с неизбежностью будет сопровождаться строгой секретностью, действительные масштабы катастрофы будут скрываться, и для многих станет неожиданным то, что они попали в совсем другой, малоприглядный мир.

Очевидно, что "Человечность" - тот сценарий, в котором человечество проявит лучшее, что в нем есть: творчество, альтруизм, способность к объединению. Для реализации этого сценария необходимо сосредоточиться на том, что необходимо сделать за оставшееся до 1 января 2000 года время. Прежде всего требуется понять, что с проблемой, о которой идет речь, можно справиться, только изменив социальные отношения. Нам, людям, нужно срочно поумнеть. Стоящие сейчас перед нами задачи не могут быть решены, если мы будем постоянно оглядываться на государственные границы, ориентироваться на традиционную стратегию соперничества между разными странами. Наша главная надежда на здоровую реакцию общества - создание новых взаимоотношений, основанных на сотрудничестве. Мы должны немедленно прекратить пропаганду разобщенности и направить наши ресурсы и инициативу на привлечение всех и каждого к сотрудничеству.

Интересный урок преподает нам история, связанная со взрывом бомбы, подложенной террористами в Оклахома-Сити в 1995 году. Всего за несколько недель до взрыва все городские службы участвовали в проверке готовности к чрезвычайным ситуациям в рамках обычных тренировок по гражданской обороне. Они не готовились к взрыву бомбы, но "прорабатывали" сценарии встречи с другими бедствиями. Главным достижением этой тренировки оказалось создание некоторой системы доверительных отношений. Когда произошел взрыв, именно это взаимное доверие помогло всем "задействованным" людям и организациям выйти из тяжелейшей ситуации.

Мы точно знаем, что "Проблема-2000" - это сложный комплекс событий, в которых руководитель должен добиться высочайшего уровня всеобщего участия, он должен немедленно начать объединять нас. Он должен забыть о соперничестве и поддержать людей, которые будут искать решения, приемлемые для всего человечества. Участвуя в коллективных обсуждениях и в работе над общими планами, мы ближе познакомимся друг с другом и узнаем, чего мы стоим.

В коммюнике, принятом в середине мая 1998 года лидерами "большой восьмерки", выражена их общая озабоченность "Проблемой-2000", в частности - в "областях обороны, транспорта, телекоммуникаций, финансового обслуживания, энергетики, в области защиты окружающей среды". Было обещано "принять срочные меры" и действовать совместно друг с другом и с соответствующими организациями и ведомствами. Но не было выделено средств, не заявлено о конкретных действиях. Подобное поведение - принятие коммюнике, обещания сотрудничества и дальнейших исследований - очень принято на политическом ландшафте конца XX века.

Джон Питерсен, Маргарет Уйтли, Майрен Келлнер-Роджерс