Der taktlose Prozessor
- Ersteller p4z1f1st
- Erstellt am
jaa, also sehr oft von "ihm" selbst gehört, aber ich kann mir einfach nicht vorstellen, wie ein Prozessor ohne Takt funktionieren soll.
Kann mich da jemand aufklären ?
(ohne voreingenommen zu sein, aber dieser Thread wäre was für die Opteron-Link-Sammlung, Bokill - wenn was drauß werden würde
)
MfG p4z1
Kann mich da jemand aufklären ?
(ohne voreingenommen zu sein, aber dieser Thread wäre was für die Opteron-Link-Sammlung, Bokill - wenn was drauß werden würde
)MfG p4z1
von dir Desti!
Nein im Ernst... is mir wenig darüber bekannt, ich glaube in meinem K9 Thread habe ich einige Gedankenblähungen gemacht...
Die Suchmaschine von Heise ist da auch recht spartanisch, spuckt aber Ergebnisse aus...
@p4z1f1st
Nur hilfreiche und substanzvolle Threads werden dort aufgenommen, wenn dieser Thread hübsch gefüllt wird... dann könnte dies schon dann in die Sparte Non AMD- CPU`s rutschen.
Der Thread darf auch nicht verbrennen, was nutzt prima Inhalt, wenn der Stil flegelhaft ist...auch halbwegs korrekte Rechtschreibung ist da besonders gerne gesehen (Schreibe ohne Punktundkomma oderähnlicheSchreibe) is da doch eher eine Beleidigung, denn hilfreich.
ansonsten können alle anderen den Thread Spezielle P3D Opteronlinksammlung natürlich ebenso ergänzen... is doch keine Frage.
Nein im Ernst... is mir wenig darüber bekannt, ich glaube in meinem K9 Thread habe ich einige Gedankenblähungen gemacht...
Die Suchmaschine von Heise ist da auch recht spartanisch, spuckt aber Ergebnisse aus...
@p4z1f1st
Nur hilfreiche und substanzvolle Threads werden dort aufgenommen, wenn dieser Thread hübsch gefüllt wird... dann könnte dies schon dann in die Sparte Non AMD- CPU`s rutschen.
Der Thread darf auch nicht verbrennen, was nutzt prima Inhalt, wenn der Stil flegelhaft ist...auch halbwegs korrekte Rechtschreibung ist da besonders gerne gesehen (Schreibe ohne Punktundkomma oderähnlicheSchreibe) is da doch eher eine Beleidigung, denn hilfreich.
ansonsten können alle anderen den Thread Spezielle P3D Opteronlinksammlung natürlich ebenso ergänzen... is doch keine Frage.
HenryWince
Vice Admiral Special
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@p4z1f1st
> [..] ich kann mir einfach nicht vorstellen, wie ein Prozessor ohne Takt funktionieren soll.
Oh, da gibt es viele Möglichkeiten! Genauso wie man sich viele Möglichkeiten für die Autoproduktion ohne Fliesband vorstellen kann
Zuerst muss man wissen wofür der Takt in heutigen Prozessoren gebraucht wird: Zur Synchronisation der Abläufe.
Am besten kann man die Rolle des Taktsignals mit der eines Dirigenten vergleichen: Der Dirigent sorgt dafür das alle Mitglieder eines Orchesters ihren Einsatz im Richtigen Moment machen (=> globale Synchronisation).
Übertragen auf den Prozessor heist dass, Zustandsänderungen, Verarbeitung und Datentransport passieren in genau festgeleten Zeitrastern. Synchrone Prozessoren arbeiten so gesehen wie ein Fliesband. D.h an jedem Arbeitsplatz wird eine Tätigkeit in einem klar definierten Zeitabschnitt geleistet und dann an den Nachbarn weitergegeben.
Bei Taktlosen Prosessoren ist das anders: Man gibt die globale Synchronisation auf und verwendet an ihrer Stelle lokale Synchronisationsmechanismen. Dies geschieht meist in der Form von Handshakes (Request/Acknowledge).
Bezogen auf die Automobilfertigung heist dass, statt eines Fliesbandes kann man auch Autos in Grupenarbeit bauen. Einer Gruppe wird ein Fertigungsauftrag erteilt (Request) den sie bearbeitet. Wenn sie damit fertig ist liefert sie das Produkt ab und sagt bescheid (Acknowledge). Man kann damit auch beliebig viele Gruppen "kaskadieren".
Technisch kann man einen taktlosen Prosessor z.B. mit Asynchroner Logik realisieren. Es gibt sogar einige Beispiele dafür. Fulcrum Microsystems und Theseus Logic sind in dem Bereich ziemlich bekannt.
Siehe auch http://www.planet3dnow.de/vbulletin/showthread.php3?s=&postid=1143586#post1143586
P.S. Probleme von Clocked-Designs:
* Beträchtliche Energieverschwendung durch das Clock-Signal (unnötiges schalten von Transistoren)
* Alle Einheiten im Prozessor müssen mit bei der gleichen Frequenz arbeiten (aber unterschiedliche Einheiten sind natürlicherweise unterschiedlich schnell => Pipeline Partitioning; Langsamste Einheit beschränkt max. Taktfrequenz).
* Hohe Emmision von Störstrahlung (EMI v.a. auf harmonischen der Taktfrequenz)
> [..] ich kann mir einfach nicht vorstellen, wie ein Prozessor ohne Takt funktionieren soll.
Oh, da gibt es viele Möglichkeiten! Genauso wie man sich viele Möglichkeiten für die Autoproduktion ohne Fliesband vorstellen kann
Zuerst muss man wissen wofür der Takt in heutigen Prozessoren gebraucht wird: Zur Synchronisation der Abläufe.
Am besten kann man die Rolle des Taktsignals mit der eines Dirigenten vergleichen: Der Dirigent sorgt dafür das alle Mitglieder eines Orchesters ihren Einsatz im Richtigen Moment machen (=> globale Synchronisation).
Übertragen auf den Prozessor heist dass, Zustandsänderungen, Verarbeitung und Datentransport passieren in genau festgeleten Zeitrastern. Synchrone Prozessoren arbeiten so gesehen wie ein Fliesband. D.h an jedem Arbeitsplatz wird eine Tätigkeit in einem klar definierten Zeitabschnitt geleistet und dann an den Nachbarn weitergegeben.
Bei Taktlosen Prosessoren ist das anders: Man gibt die globale Synchronisation auf und verwendet an ihrer Stelle lokale Synchronisationsmechanismen. Dies geschieht meist in der Form von Handshakes (Request/Acknowledge).
Bezogen auf die Automobilfertigung heist dass, statt eines Fliesbandes kann man auch Autos in Grupenarbeit bauen. Einer Gruppe wird ein Fertigungsauftrag erteilt (Request) den sie bearbeitet. Wenn sie damit fertig ist liefert sie das Produkt ab und sagt bescheid (Acknowledge). Man kann damit auch beliebig viele Gruppen "kaskadieren".
Technisch kann man einen taktlosen Prosessor z.B. mit Asynchroner Logik realisieren. Es gibt sogar einige Beispiele dafür. Fulcrum Microsystems und Theseus Logic sind in dem Bereich ziemlich bekannt.
Siehe auch http://www.planet3dnow.de/vbulletin/showthread.php3?s=&postid=1143586#post1143586
P.S. Probleme von Clocked-Designs:
* Beträchtliche Energieverschwendung durch das Clock-Signal (unnötiges schalten von Transistoren)
* Alle Einheiten im Prozessor müssen mit bei der gleichen Frequenz arbeiten (aber unterschiedliche Einheiten sind natürlicherweise unterschiedlich schnell => Pipeline Partitioning; Langsamste Einheit beschränkt max. Taktfrequenz).
* Hohe Emmision von Störstrahlung (EMI v.a. auf harmonischen der Taktfrequenz)
LuckyStrike
Vice Admiral Special
HenryWince hat schon das richtige gesagt,
das was ich noch dazu sagen kann, stammt aus meiner Ausbildung, dass was ich noch dazu weiß.
Allerdings kam bei dem Thema auch nur wenig rüber.
Wenn es um ein Prozessor ohne Takt geht, so wird dieser asynchron betrieben. Der Prozessor kann sich nicht mehr nach einer vorgegebenen Zeit richten, sondern richtet sich nach den Abläufen.
D.h. wenn z.B. ein Befehl abgearbeitet wurde, kommt umgehend der nächste. Es wird nicht auf den nächsten Takt gewartet, es gibt ja keinen.
Angeblich kann man asynchrone Prozessoren mit weniger Strombedarf bauen... .
das was ich noch dazu sagen kann, stammt aus meiner Ausbildung, dass was ich noch dazu weiß.
Allerdings kam bei dem Thema auch nur wenig rüber.
Wenn es um ein Prozessor ohne Takt geht, so wird dieser asynchron betrieben. Der Prozessor kann sich nicht mehr nach einer vorgegebenen Zeit richten, sondern richtet sich nach den Abläufen.
D.h. wenn z.B. ein Befehl abgearbeitet wurde, kommt umgehend der nächste. Es wird nicht auf den nächsten Takt gewartet, es gibt ja keinen.
Angeblich kann man asynchrone Prozessoren mit weniger Strombedarf bauen... .
Dresdenboy
Redaktion
☆☆☆☆☆☆
Mir fallen da die Amulet-Designs ein, welche auf der ARM-Architektur basieren.
Hier ein Link: http://www.cs.man.ac.uk/apt/APT_overview/APT_scene.html
Der Abschnitt über die Prozessoren enthält 3 Links zu den einzelnen Designs.
So ein asynchroner Prozessor wäre ein interessanter Ansatz, um die theoretisch schnellstmöglichen Prozessoren zu bauen. Allerdings sind die aktuellen CPU-Designs so beladen mit Technologie, um überhaupt die Rechenleistung zu erreichen, daß es z.Z. nicht möglich ist, ein asynchrones Design daraus zu machen. Es sind einfach überall Abhängigkeiten vorhanden - die wiederum auch genutzt werden, um die Performance zu erreichen. Z.B. wenn ein Scheduler einen Additionsbefehl in einem Takt losschickt, "weiß er", daß dieser im nächsten Takt fertig ist und ein Befehl, der das Ergebnis der Addition benötigt, schon abgeschickt werden kann.
Im asynchronen Design ständen diese vielen nützlichen Voraus-Informationen (das Ganze entspricht etwa genau geplanten Abläufen in Unternehmen) nicht mehr zur Verfügung, und stattdessen müssen die Einheiten ständig kommunizieren, wann was wo fertig ist. Pipelining ist da sehr schwierig. Das erinnert dann schon etwas an parallel computing, wo auch viel Kommunikation notwendig ist.
Hier ein Link: http://www.cs.man.ac.uk/apt/APT_overview/APT_scene.html
Der Abschnitt über die Prozessoren enthält 3 Links zu den einzelnen Designs.
So ein asynchroner Prozessor wäre ein interessanter Ansatz, um die theoretisch schnellstmöglichen Prozessoren zu bauen. Allerdings sind die aktuellen CPU-Designs so beladen mit Technologie, um überhaupt die Rechenleistung zu erreichen, daß es z.Z. nicht möglich ist, ein asynchrones Design daraus zu machen. Es sind einfach überall Abhängigkeiten vorhanden - die wiederum auch genutzt werden, um die Performance zu erreichen. Z.B. wenn ein Scheduler einen Additionsbefehl in einem Takt losschickt, "weiß er", daß dieser im nächsten Takt fertig ist und ein Befehl, der das Ergebnis der Addition benötigt, schon abgeschickt werden kann.
Im asynchronen Design ständen diese vielen nützlichen Voraus-Informationen (das Ganze entspricht etwa genau geplanten Abläufen in Unternehmen) nicht mehr zur Verfügung, und stattdessen müssen die Einheiten ständig kommunizieren, wann was wo fertig ist. Pipelining ist da sehr schwierig. Das erinnert dann schon etwas an parallel computing, wo auch viel Kommunikation notwendig ist.
Zuletzt bearbeitet:
Daniel_23
Grand Admiral Special
Euer gehirn funktioniert auch ohne Takt.
Vielleicht gibt es mal organische chips.
Vielleicht gibt es mal organische chips.
Daniel_23
Grand Admiral Special
Hmm, bei Menschen is das ja durch den Weg über die Nerven limitiert.
Denk mal so ähnlich wird das dann auch sein.
Aber son komplett-organischer kern wäre ohnehin sehr schnell.
Denk mal so ähnlich wird das dann auch sein.
Aber son komplett-organischer kern wäre ohnehin sehr schnell.
Ich hatte mal in ganz grauer Vorzeut was über ein Phlipschip gelesen, der nach diesem Prinzip konstruiert war.
Bei hoher Umgebungstemperatur schraubte der sein Tempo herunter...
muss wohl mit dem Handshake zusammenhängen.
Wenn die CPU nichst zu tun hat, dann dungelt die vor sich hin.
Bei genügend Arbeitsmaterial arbeitet die dann wie ein Sozialistischer Wunscharbeiter, immer am Limit...
So etwas wie einen geregelten Takt gibt es dann nicht.
Vermutlich purzeln am Anfang der Prozessorproduktion recht leistungsschwache CPUs vom Band... wenn die Produktion ausgereifter ist, dann erbringen die dann Leistungen jenseits der Anforderungen.
Der Philipschip war aus dem Bereich Audio/Video- De/Encoding, kann mich aber komplett irren.
War irgendwie auch bei heise verlinkt...
Bei hoher Umgebungstemperatur schraubte der sein Tempo herunter...
muss wohl mit dem Handshake zusammenhängen.
Wenn die CPU nichst zu tun hat, dann dungelt die vor sich hin.
Bei genügend Arbeitsmaterial arbeitet die dann wie ein Sozialistischer Wunscharbeiter, immer am Limit...
So etwas wie einen geregelten Takt gibt es dann nicht.
Vermutlich purzeln am Anfang der Prozessorproduktion recht leistungsschwache CPUs vom Band... wenn die Produktion ausgereifter ist, dann erbringen die dann Leistungen jenseits der Anforderungen.
Der Philipschip war aus dem Bereich Audio/Video- De/Encoding, kann mich aber komplett irren.
War irgendwie auch bei heise verlinkt...
Dresdenboy
Redaktion
☆☆☆☆☆☆
Original geschrieben von Belmont
Aaahhaaa ! Hmmm ! Jawohl ! Und ein 4-Zylindermotor ohne Kolben !
Das ist mir zu hoch , da halt ich mich raus !
Nicht ohne Kolben, aber jeder Zylinder wird zu unterschiedlichen Zeiten gezündet. Dann können die Kolben auch nicht mehr an einer Kurbelwelle drehen, sondern es müssten dann schon verschiedene sein, die dann auf komplizierte Weise (Ölgetriebe?) miteinander verbunden werden können. So etwas möchte ich lieber nicht fahren
Das hat mir schon zuviel physikalischen Einfluß auf die Umwelt - im Gegensatz zu einem harmlosen Chip, wo es manchen egal ist, ob er nur das Zimmer heizt oder gerade Pi auf 2 Milliarden Stellen berechnet *g*.
Dresdenboy
Redaktion
☆☆☆☆☆☆
Der Sinn des taktlosen (bei Menschen ist das nicht gern gesehen *g*) Konzeptes ist ja, daß alles in so einer CPU so schnell läuft, wie es geht. Wie schnell das ist, hängt dann vom Herstellungsprozeß, der Spannung, der Qualität des hergestellten Chips (bei Standard-CPUs wäre das der Fall, wenn sie die gewünschten Taktfrequenzen bei vorgesehener Spannung erreichen), der Kühlung und sicherlich noch anderen Faktoren ab. "Overclocker" könnten dann einfach die Spannung erhöhen und die Kühlung anpassen, um die Leistung zu erhöhen.
Um kurz Zahlen zu nennen (andere kann man sich auf den Amulet-Seiten anschauen): Ein Paper aus der Forschung von IBM nennt z.B. für einen 64bit-Addierer in 100nm SOI ein delay von 346ps (0,35 ns) (http://www.ece.purdue.edu/~kaushik/papers/vlsi02_final.pdf). Das heißt, der Addierer könnte mit einer Geschwindigkeit von 2,8GHz in jedem Takt eine 64bit-Addition durchführen.
Bei einem getakteten Prozessor muß alles auf den Takt abgestimmt werden. Wenn dann so eine Einheit (z.B. ein Multiplizierer) nicht in einem Takt fertig werden kann, wird die Arbeit auf mehrere fest aufgeteilt. Bei einer taktlosen CPU wäre das egal, da sie dann meldet, wenn ein Ergebnis fertig ist.
Genauer habe ich mich (mangels Zeit) noch nicht damit befaßt, aber für eine asynchrone CPU liegen sicherlich auch Konzepte (und CPUs) vor, die zwar Takte nutzen, aber mehrere verschiedene. So würden die Einheiten einfach unterschiedlich schnell getaktet sein, wie z.B. bei CPU, Chipsatz, Speicher, AGP und PCI.
HenryWince
Vice Admiral Special
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Auch was feines ist, dass mit NCL praktisch automatisch Delay-Insensitive Designs (DI) entstehen. Dadurch kann man das Design praktisch 1:1 shrinken und muss keine weiteren Simulationen usw. machen. Verglichen dazu ist es ein enormer Aufwand synchrone Logik auf eine andere Prozesstechnologie zu migrieren.
Nochmal was zum Vortex Chip von Fulcrum: http://www.eetimes.com/story/OEG20030110S0034
Trotz all dieser Vorteile wird es noch lange dauern bis High-End Mainstream Prozessoren Asynchron Designet werden. Das jetzige (Synchrone) Know-How ist einfach zu wertvoll um es über Bord zu werfen.
Nochmal was zum Vortex Chip von Fulcrum: http://www.eetimes.com/story/OEG20030110S0034
Trotz all dieser Vorteile wird es noch lange dauern bis High-End Mainstream Prozessoren Asynchron Designet werden. Das jetzige (Synchrone) Know-How ist einfach zu wertvoll um es über Bord zu werfen.
Dresdenboy
Redaktion
☆☆☆☆☆☆
Das habe ich auch noch gefunden:
http://research.sun.com/async/Publications/KeyPapersPD1.html (umfangreiche Sammlung von Veröffentlichen von Sun zu dem Thema)
http://research.sun.com/async/Publications/KeyPapersPD1.html (umfangreiche Sammlung von Veröffentlichen von Sun zu dem Thema)
HenryWince
Vice Admiral Special
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ARM kündigt "Taktlose" CPU an:
http://www.arm.com/news/6936.html
BTW: die Leute von Handshakesolutions haben schon länger einen asychronen 80C51 IP Core im Programm.
http://www.arm.com/news/6936.html
BTW: die Leute von Handshakesolutions haben schon länger einen asychronen 80C51 IP Core im Programm.
Dresdenboy
Redaktion
☆☆☆☆☆☆
JaOriginal geschrieben von Patmaniac
Funzen denn Quanten-Rechner ohne Takt?
TM30
Grand Admiral Special
Original geschrieben von Patmaniac
Funzen denn Quanten-Rechner ohne Takt?
was sind Quanten-Rechner?
mad_mueller
Fleet Captain Special
Moin!
Das kann doch nicht sein ... da lese ich diesen Thread hier ganz gespannt durch und surfe danach ganz ruhig zu den Jungs von Slashdor 'rüber um zu gucken was es neues gibt.
Und da war doch glatt dieser Artikel ganz neu hinzugekommen.
Viel Spaß beim lesen...
Das kann doch nicht sein ... da lese ich diesen Thread hier ganz gespannt durch und surfe danach ganz ruhig zu den Jungs von Slashdor 'rüber um zu gucken was es neues gibt.
Und da war doch glatt dieser Artikel ganz neu hinzugekommen.
Viel Spaß beim lesen...
Kamui
Grand Admiral Special
Wieso das denn? Vielleicht graben die das ja jetzt wieder aus, wo netwurst tot ist- vielleicht verschaffen die sich Gehör, die das "entwickelt" haben.
nice find, mad_mueller... /. is schon fein
War lang nimmer dort.@Kamui
Wo bleiben dann die Werbe/Marketingargumentem, wenn die Takte fröhlich wechseln, ja nach Umgebungstemperatur?
-> Tropenfest? Läuft auch auf Magma/Lava? Mag Alphastrahlen?
Ne ne ich denke für Desktopcomputer bleiben uns die klassichen Designs noch lange erhalten. Eigentlich warte ich schon langer darauf,dass auch Chipsätze mit dem Megahurtzwahn anfangen ... featuremässig blähen die sich ja alle weiter auf ... da könnte doch so ne DAU Megurtz-Angabe (für Angeber 8) ) die Marketing-Ergänzung sein ...
Der Laufsicherheit wegen aber wären für Chipsätze solche taktlosen Designs viel besser.
MFG Bokill
Wo bleiben dann die Werbe/Marketingargumentem, wenn die Takte fröhlich wechseln, ja nach Umgebungstemperatur?
-> Tropenfest? Läuft auch auf Magma/Lava? Mag Alphastrahlen?
Ne ne ich denke für Desktopcomputer bleiben uns die klassichen Designs noch lange erhalten. Eigentlich warte ich schon langer darauf,dass auch Chipsätze mit dem Megahurtzwahn anfangen ... featuremässig blähen die sich ja alle weiter auf ... da könnte doch so ne DAU Megurtz-Angabe (für Angeber 8) ) die Marketing-Ergänzung sein ...
Der Laufsicherheit wegen aber wären für Chipsätze solche taktlosen Designs viel besser.
MFG Bokill
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